محسن محرابی

امروزه باتوجه به کاربردهای جاذبهای نوری در بسیاری از زمینهها مانند الکترواپتیک، فوتونیک، طراحی سنسورهای نوری و غیره یک ساختار با جذب باال بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. فسفرن تک الیهی فسفرسیاه با اثر متقابل قوی ماده با نور در محدودهی فروسرخ میانه و دور میباشدکه به دلیل ویژگی های منحصربفرد نوری به عنوان یک کاندیدای عالی در ساختار جاذب مورد استفاده قرار گرفته است. از پدیدههایی که منجر به جذب باال میشود پالسمونیک میباشد. در طراحی جاذب از یک ساختار گریتینگی از جنس آلومینیوم اکساید برای ایجاد تشدید پالسمونهای سطحی که سبب برهمکنش نور و فسفرن شده در نهایت منجر به جذب باال میشود استفاده شده است. برای جلوگیری از عبور نور از انتهای ساختار و افزایش جذب، یک الیه بازتابنده از جنس طال در زیر ساختار قرار داده شده است و به بررسی طیف جذب و پالسمونهای سطحی تشکیل شده پرداخته شده است. به منظور بهبود عملکرد سیستم و افزایش بازدهی به بهینهسازی پارامترهای هندسی ساختار پرداخته شده است. باتوجه به محدودیت درکارهای تجربی، ساخت دقیق و منظم گریتینگها در ابعاد نانومتری به بررسی اثرات بینظمی در هندسهی گریتینگها پرداخته شده است. به منظور ایجاد بینظمی در ساختار گریتینگ دوم به ساختار اضافه شده است و برای بررسی بیشتر بینظمی گریتینگ سوم به ساختار افزوده شده سپس طیف جذب و پالسمونهای سطحی تشکیل شده به ترتیب برای هر ساختار مورد بررسی قرار گرفته است. برای افزایش جذب و بررسی تاثیر پارامترهای بینظمکننده به بهینهسازی ساختارها پرداخته شده است. نتایج نشان میدهد که در ساختار طراحی شده گریتینگهای نامنظم تفییر قابل توجهی در میزان جذب ایجاد نمیکند و مقدار جذب برای الیه فسفرن در حدود 9.99 %باقی میماند. این جاذب کامل همچنین پهنای پیک وسیعیای از جذب را به مقدار 5.7 میکرومتر نشان میدهد. تغییر زاویهی تابش در محدوده 0 تا 50 درجه میزان جذب را کمتر از 10 %کاهش میدهد. برای انجام شبیهسازی از روش المان متناهی )FEM )و نرمافزار شبیهسازی COMSOL استفاده شده است.