ارتقا عامل پارسل نانوآنتن‌هاي پاپيوني پلاسمونيكي براي گسيلنده‌هاي نقطه كوآنتومي InGaN/GaN در باند سبز

Enhancing Purcell’s factor of plasmonic bowtie nano-antennas for quantum dot emitters of InGaN/GaN in green band

در اين مقاله، نانوآنتن‌هاي پلاسمونيكي پاپيوني (به‌صورت دو منشور مقابل هم) براي ارتقا ميدان الكتريكي و عامل پارسل گسيلنده‌هاي نقطه كوآنتومي InGaN/GaN در منطقه سبز طراحي شدند. براي اين كار، ابتدا فلزات طلا، نقره، مس و آلومينيوم بررسي شدند. نتايج اوليه نشان دادند كه نانو پاپيون‌هاي آلومينيومي براي برانگيختگي‌هاي با طول‌موج نزديك باند سبز مناسب‌تر هستند. سپس، اثر اندازه، گاف و زيرلايه نانوپاپيون‌هاي آلومينيومي بررسي شدند. نتايج نشان دادند كه نانوآنتن‌هاي پاپيوني آلومينيومي با طول منشورهاي 6/63 نانومتر، ضخامت 30 نانومتر، زاويه راس 30 درجه و گاف 20 نانومتر، وقتي روي زيرلايه گاليوم‌نيترايدـشيشه رشد داده شوند، عامل پارسلي برابر با 81 در طول موج 535 نانومتر دارند. اگر به‌جاي گاليوم‌نيترايدـشيشه از زيرلايه آلومينيوم‌نيترايد-شيشه استفاده شود، عامل پارسل به 3/86 و طول‌موج تشديد به 495 نانومتر مي‌رسد.

In this work, plasmonic bowtie nano-antennas (as two opposite nano-prisms) for enhancing the electric field and Purcell’s factor of InGaN/GaN quantum dot emitters have been designed. To this end, first, gold, silver, copper, and aluminum bowties were investigated. The primary results showed aluminum bowties are more suitable for low wavelength excitations near the green band. Then, the size, gap, and substrate of aluminum bowties were examined. The results showed aluminum nano-antennas with the length of 63.6 nm, the thickness of 30 nm, top angle of 300, and gap of 20 nm, when grown on GaN/glass as substrate, result in a Purcell;s factor of 81 with a resonance wavelength of 535 nm. Replacing the AlN/glass with GaN/glass substrate results in a Purcell’s factor of 86.3 and resonance wavelength of 495 nm.