آشکارسازهای نوری نیمه رسانا؛ طیف سنجی نوری

افزایش تصاعدی اینترنت اشیا (IoTs) زندگی را متحول کرده است، اما منجر به مصرف گسترده منابع و آلودگی محیط زیست نیز شده است. در کنار اینترنت اشیا سبز (GioTs)، تلاش موازی برای ایجاد دستگاه‌های بسیار حساس با طراحی دستگاه برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی وجود دارد. علاوه بر این، کاربردهای متعددی نیاز به رمزگشایی اطلاعات از سیگنال‌های نوری بسیار ضعیف، مانند تابش، تصویربرداری پزشکی، آزمایش غیرمخرب صنعتی، فناوری‌های کوانتومی، نجوم و سایر اندازه‌گیری‌های معمول از این قبیل، دارند. طراحی آشکارسازهای نوری با حساسیت نوری بالا با استفاده از نوآوری‌های مختلف فناوری برای کاهش سطح نویز، مانند دو مانع با جهت معکوس، همانطور که توسط نویسندگان پیشنهاد شده است، ضروری است که در آن جریان‌های دستگاه‌ها به طور متقابل یکدیگر را جبران می‌کنند و جریان تاریک کم با آستانه‌های حساسیت نوری بالا ایجاد می‌کنند. پیاده‌سازی تقویت داخلی جریان‌های نوری در آنها می‌تواند حساسیت نوری بالایی را فراهم کند. این کتاب مکانیسم تقویت تزریقی جریان نوری در دستگاه‌های مبتنی بر تلورید کادمیوم و سیلیکون با زیرلایه با مقاومت بالا و همچنین مطالعه ایجاد دستگاه‌های بسیار حساس که در برابر تابش طیف‌های نوری و اشعه ایکس امواج الکترومغناطیسی مقاوم هستند را ارائه می‌دهد. توجه ویژه‌ای به فرآیند جبران متقابل جریان‌های نوری ناشی از موانع پتانسیل مخالف پوشاننده لایه در طول جذب طولی تابش در زیرلایه شده است. به عنوان مثال، با استفاده از ساختارهای روی تلورید کادمیوم و سیلیکون پایه، پدیده تغییر در علامت جریان نوری طیفی و امکان اندازه‌گیری موج توسط این پدیده فراهم می‌شود. فرآیندهای فوتوالکترونیکی که در این ساختارهای نیمه‌هادی رخ می‌دهند، بررسی می‌شوند و عباراتی به دست می‌آیند که پارامترهای تابش نوری و ساختار را به هم مرتبط می‌کنند. الگوریتم توسعه‌یافته با استفاده از این عبارات بر اساس یک مکانیسم تجزیه و تحلیل طیفی جدید است که برای تهیه دستگاه‌های ارزان قیمت و با ابعاد کاهش یافته و نیاز به مواد کمتر و انرژی‌بر پیاده‌سازی شده است. همه اینها در چارچوب حل مشکلات فوری شناسایی کمی از راه دور اجزای یک محیط شفاف نوری در نظر گرفته شده است. بازار جهانی آنالیز طیفی بر توسعه آشکارسازهای نوری نیمه‌هادی با حساسیت طیفی-گزینشی برای آنالیز طیفی متمرکز است. استفاده از چنین آشکارساز نوری در طیف‌سنجی، به دلیل اصل فیزیکی جدید مورد استفاده در آن، استفاده از سیستم‌های نوری-مکانیکی را از بین می‌برد و وضوح و قابلیت اطمینان بالای ثبت طیف را تضمین می‌کند.

با افزایش غیرقابل پیش‌بینی شدن تهدیدات زیست‌محیطی، نیاز روزافزونی به توسعه تجزیه و تحلیل طیفی از راه دور، شناسایی و ارزیابی مواد موجود در هوا، آب و غذا، ارزیابی اثرات مواد بر انسان، حیوانات و پوشش گیاهی و تشخیص و حذف منابع آلودگی وجود دارد. در اینجا، تجزیه و تحلیل طیفی تابش الکترومغناطیسی که اطلاعات را از جسم با کمک حسگرهای اولیه منتقل می‌کند، ضروری است.