دانلود پایان نامه ارشد -طراحي و تحليل ديود نوري با استفاده از بلورهاي فوتوني

[Mehdi.Aref 26,774]

موضوع پایان نامه :طراحي و تحليل ديود نوري با استفاده از بلورهاي فوتوني

مقطع: کارشناسی ارشد الکترونیک

 

چکیده

در اﻳﻦ ﭘﺮوژه ﺑﺎ ﻛﻤﻚ ﺑﻠﻮرﻫﺎي ﻓﻮﺗﻮﻧﻲ ﺑﺎ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻧﻮار اﻧﺮژي ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺑﻪ ﻃﺮاﺣﻲ و ﺷﺒﻴﻪﺳﺎزي ﻳﻚ دﻳﻮد ﻧﻮري ﺧﺎص ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﭘﺮداﺧﺖ ﻛﻪ ﻣﺤﺼـﻮرﺳﺎزي ﻋﺮﺿﻲ در آن ﺗﻮﺳـﻂ ﺑﻠﻮر ﻓﻮﺗﻮﻧﻲ ﺑﺎ ﺿﺨـﺎﻣﺖ ﻣﺤﺪود ﺻﻮرت ﻣﻲﮔﻴﺮد اﻳﻦ ﻧﻮع دﻳﻮدﻫﺎي ﻧﻮري ﺧﺎص داراي ﺑﻬﺮة اﺳﺘﺨﺮاج ﺗﻮان ﺑﻴﺸﺘﺮي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ اﻧﻮاع ﻛﻼﺳﻴﻚ ﺧﻮد ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﺷﺒﻴﻪ- ﺳـﺎزي ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روشﻫﺎي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﺴﻂ اﺻﻼح ﺷﺪه اﻣﻮاج ﺗﺨﺖ، ﺑﺴﻂ ﻣﺪﻫﺎي ﻫﺪاﻳﺖ ﺷﻮﻧﺪه و ﻣﺎﺗﺮﻳﺲﻫﺎي ﭘﺮاﻛﻨﺪﮔﻲ ﺑﻪ ﻣﺎ ﻛﻤﻚ ﻛﺮد ﻛﻪ ﻧﺘﺎﻳـﺞ ﻣﻔﻴﺪي را ﺑﺎ ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﺪﻫﺎي ﻓﻮﺗﻮﻧﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ و ﺑﺮاي دو ﻧﻮع ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﻪ دﺳﺖ آورﻳﻢ. در ﻫﺮ دو ﻧﻮع اﻳﻦ ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎ از ﭘﺪﻳﺪة ﭘﺮاش ﺟﻬﺖ اﻧﺘﻘﺎل اﻧﺮژي ﻣﻨﺒﻊ ﻧﻮر ﺑﻪ ﻣﺤﻴﻂ ﺧﺎرج اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﺷﻮد. در ﻛﺴﺐ اﻳﻦ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺮ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺳﺎﺧﺘﺎري ﺑﻠﻮر ﻓﻮﺗﻮﻧﻲ در ﻣﻴﺰان ﺑﺎزدﻫﻲ اﺳﺘﺨﺮاج ﺗﻮان، ﺗﻮزﻳﻊ ﭘﺮاش و ﺑﺎزدﻫﻲ ﺗﺰوﻳﺞ ﻣﺪﻫﺎي ﻣﻮجﺑﺮ و ﺑﻠﻮر ﻓﻮﺗﻮﻧﻲ ﺗﺄﻛﻴﺪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺷﺒﻴﻪﺳـﺎزيﻫﺎ در ﺧﺼﻮص ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻴﺰان ﺑﺎزدﻫﻲ اﺳﺘﺨﺮاج ﺗﻮان، در ﻣﺤﺪودة ﻃﻮل ﻣﻮج ﺳﺒﺰ و ﺑﺮاي ﺑﻠﻮرﻫﺎي ﻓﻮﺗﻮﻧﻲ ﺑﺎ ﺷﺒﻜﺔ ﻣﺮﺑﻌﻲ و ﻣﺜﻠﺜﻲ اﻧﺠﺎم ﭘﺬﻳﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. اﻳﻦ در ﺣﺎﻟﻴﺴﺖ ﻛﻪ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه ﺑﺮاي ﻃﻮل ﻣﻮجﻫﺎي دﻳﮕﺮ ﻣﺤﺪودة ﻧﻮر ﻣﺮﺋﻲ و ﻧﻴﺰ ﺑﺮاي ﺷﺒﻪ ﺑﻠﻮرﻫﺎي ﻓﻮﺗﻮﻧﻲ ﺻﺎدق ﻣﻲﺑﺎﺷﻨﺪ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ در ﺗﺤﻠﻴﻞ ﻣﻨﺒﻊ ﻧﻮر ﺑﺮاي اﻳﻦ دﻳﻮدﻫﺎ، ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻧﻮارﻫﺎي ﻇﺮﻓﻴﺖ ﭼﺎه ﻛﻮاﻧﺘﻮﻣﻲ از ﺗﺮﻛﻴﺐ روشﻫﺎي K.P و ﻣﺎﺗﺮﻳﺲﻫﺎي اﻧﺘﻘﺎل ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه اﺳﺖ و از ﺗﻘﺮﻳﺐ ﺗﻮاﺑﻊ ﭘﻮش ﺑﺮاي ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن ﺗﺎﺑﻊ ﻣﻮج ﺣﻔﺮه و اﻟﻜﺘﺮون در ﭼﺎه ﻛﻮاﻧﺘﻮﻣﻲ ﺑﻬﺮه ﺑﺮده­اﻳﻢ. ﺑﺪﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺎ ﺑﻬﺮهﮔﻴﺮي از اﻳﻦ ﺗﻮاﺑﻊ ﻣﻮج و ﺑﺎ ﻣﺤﺎﺳـﺒﻪ ﻣﻤﺎنﻫﺎي دوﻗﻄﺒﻲ در ﺷﺮاﻳﻂ ﮔﺬار اﺗﻢﻫﺎ، ﻗﺎدر ﺑﻪ ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن ﻃﻴـﻒ ﻧﺮخ ﺗﺎﺑﺶ ﺧﻮدﺑﻪﺧﻮدي و ﺑﻬﺮه ﮔﺸﺘﻴﻢ. ﻧﺘـﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ ﻛﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺗﺮﻛﻴـﺐ ﻣﻮاد ﺳﺎزﻧﺪة ﭼﺎه ﻛﻮاﻧﺘـﻮﻣﻲ، ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪ ﻧﺮخ و ﺑﻬﺮة ﺗﺎﺑﺶ ﻧﺴﺒﺘﺎً ﻳﻜﺴﺎن ﺑﺮاي ﻃﻮل ﻣﻮجﻫﺎي ﻗﺮﻣﺰ، ﺳﺒﺰ و آﺑﻲ رﺳﻴﺪ، ﻛﻪ اﻳﻦ اﻣﺮ ﻣﻲﺗﻮاﻧﺪ در ﻃﺮاﺣﻲ دﻳﻮد ﻧﻮري ﺳﻔﻴﺪ ﺑﺎ ﻃﻴﻒ ﺗﺎﺑﺶ ﻳﻜﻨﻮاﺧﺖ ﺑﺴﻴﺎر ﺳﻮدﻣﻨﺪ ﺑﺎﺷﺪ.

 

فهرست مطالب

مقدمه

انتقال، انعكاس، پراش در بلورهاي فوتوني با ضخامت محدود

بسط اصلاح شده امواج تخت و حل معادلات ماكسول در بلور فوتوني با ضخامت محدود

محاسبه ماتريسهاي انتقال و مرزي لايه ها

بردارهاي تحريك ورودي 16

ماتريس انتقال و پراكندگي كل ساختار

محاسبه ميزان انتقال، بازتاب، پراش و جذب در بلور فوتوني با ضخامت محدود

ساختار Ewald و به دست آوردن مراتب پراش براي PCS

اثر تغييرات ساختار بر ميزان انتقال و بازتاب از PCS تحت زاوية تابش و قطبش خاص در محدودة بسامدي معين

بازدهي استخراج توان از ديود نوري

انتقال و بازتابش تحت تابش همه سويه براي مراتب پراش مختلف و تحت قطبشهاي TE و TM

بازدهي استخراج همه سويه توان دوقطبي در قطبشهاي TM و TE

بررسي شبه دوبعدي مشخصة بهره با استفاده از مدهاي سيستم

بررسي تحليلي ساختار ديود نوري و مدهاي سيستم جهت محاسبة بهرة تزويج

بررسي نماية هماهنگ ميدانها در جهت عمود بر PCS

بهرة تزويج بين مدهاي هدايت شوندة موج بر و مدهاي بلاخ

طراحي چاه پتانسيل بر اساس GaN و آلياژهاي آن

مزيت GaN و آلياژهاي آن در الكترونيك نوري

ساختار نوار نيمه رساناهاي تحت فشار Wurtzite با استفاده از هميلتوني RSP

توابع موج در چاه پتانسيل و به دست آوردن ممان دوقطبي

ساختار نوار مواد Wurtzite و خصوصيات نوري آنها

قطبش پيزوالكتريك و تأثير آن بر طيف تابش خودبخودي در ديودهاي نوري

طراحي ديود نوري سفيد

نتيجه گيري و كارهاي آينده

ضميمه. چگالي محلي حالتها در بلور فوتوني با ضخامت محدود

تابع گرين و مدهاي بلاخ بلور فوتوني

بدست آوردن مدهاي بلاخ به وسيله بسط امواج هدايت شونده

نكات شبيه سازي

مراجع

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام