基于表面等離子體效應(yīng)的AlGaN-GaN量子阱中紅外探測(cè)器光耦合的仿真研究.pdf

1、AlGaN/GaN量子阱中紅外探測(cè)器是工作波長(zhǎng)位于中紅外波段的第三代焦平面陣列的有力競(jìng)爭(zhēng)者，特別是其可以與紫外探測(cè)器進(jìn)行單片集成，形成了該種紅外探測(cè)器特有的優(yōu)勢(shì)，因此，其在軍事領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。但是由于量子選擇定則的限制，AlGaN/GaN量子阱中紅外探測(cè)器沒(méi)法對(duì)垂直入射的TE模式的光進(jìn)行響應(yīng)?；诙S金屬光柵的表面等離子體效應(yīng)和衍射效應(yīng)，可以有效地將TE模式的光的振動(dòng)方向進(jìn)行改變，從而解決AlGaN/GaN量子阱中紅外探測(cè)器的光耦合

2、問(wèn)題。
　　本論文利用COMSOL Multiphysics這一多物理場(chǎng)耦合分析軟件，采用周期性邊界條件，對(duì)二維金屬光柵的穩(wěn)態(tài)近場(chǎng)透射光場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，以此來(lái)研究基于表面等離子體效應(yīng)的AlGaN/GaN量子阱中紅外探測(cè)器的光耦合。
　　本論文主要論述了：
　　(1)表面等離子體效應(yīng)能把電磁波局限在金屬表面。利用表面等離子體效應(yīng)，二維金屬光柵能極大地改變TE模式的垂直入射光的傳播方向和振動(dòng)方向，誘發(fā)出大量沿量子阱生長(zhǎng)方向

3、的光電場(chǎng)分量。相比于制作在非金屬介質(zhì)材料上的刻蝕光柵而言，采用二維金屬光柵時(shí)，AlGaN/GaN量子阱中紅外探測(cè)器的光耦合強(qiáng)度提高了2個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　(2)從增強(qiáng)AlGaN/GaN量子阱中紅外探測(cè)器光耦合的角度出發(fā)，應(yīng)該按如下所述設(shè)計(jì)二維金屬光柵：選擇金或銀作為金屬光柵的材料；金屬光柵薄膜厚度不宜太厚；根據(jù)器件工作波長(zhǎng)確定光柵周期；選擇正四棱柱形作為金屬薄膜上的穿孔形狀；需要優(yōu)化穿孔的孔徑大?。淮┛滓艘粤顷嚵械男问脚帕?。