طراحی و شبیه سازی نوری یک سامانه نوین قدرت زای نوری گرمایی مبتنی بر گسیلنده بلور فوتونی تانتالیومی و قدرت زای نوری InAs

در این مقاله طراحی و شبیه سازی نوری یک سامانه قدرت زای نوری گرمایی جدید ارائه شده است. در بخش گسیلنده سامانه از یک ساختار بلور فوتونی فلزی از جنس تانتالیوم و در بخش جذب کننده از یک قدرت زای نوری مسطح از جنس InAs استفاده شده است. در بخش جذب کننده برای بالا بردن مقدار جذب از پوشش ضد انعکاس از جنس سیلیکون نیتراید به ضخامت 200 نانومتر استفاده شد. بر اساس نتایج حاصل از تکرار شبیه سازی های عددی نشان داده شد که با تنظیم دمای بخش گسیلنده بر روی 1650 درجه کلوین، طول موج نظیر بیشینه قله تابش نزدیک به مقدار 7/1 بوده و مقدار بهره کوانتومی داخلی بیشینه خواهد بود. به ازای دمای 1650 درجه کلوین، سامانه طراحی شده دارای بهره کوانتومی داخلی و جریان اتصال کوتاه به ترتیب 77% و 62 است. برای شبیه سازی نوری از روش FDTD و نیز برنامه های کدنویسی شده با استفاده از نرم افزار متلب استفاده شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نوری موید آن است سامانه قدرت زای پیشنهادی که مبتنی بر بخش گیرنده از جنس InAs است، به مانند سایر مواد با جذب بیشینه در باند میانه که در مرز تحقیقات روز قرار دارند (همچونGaSb، InGaAsSb و InGaAs)، دارای عملکرد مناسبی بوده و می تواند در سامانه های تبدیل انرژی حالت جامد به خوبی به کار گرفته شود.