طراحی و بررسی حسگر گازی ترکیب دی اکسید کربن و متان بر پایه ی بلور فوتونیکی یک بعدی حاوی WSe₂

در این پژوهش، ویژگی های طیف بازتابی یک بلور فوتونیکی یک بعدی متشکل از سه لایه با مواد مختلف، با استفاده از روش ماتریس مشخصه ی اپتیکی بررسی شده است. ساختار مورد مطالعه شامل دی سلناید تنگستن دوبعدی (WSe₂)،میکا (Mica) و سیلیکون (Si) است. همچنین، با در نظر گرفتن مخلوط گازهای متان (CH₄) و دی اکسید کربن (CO₂) در لایه ی نقص، رفتار نوری ساختار و قابلیت آن برای تشخیص این دو گاز ارزیابی شده است. به منظور بررسی عملکرد حسگری، ویژگی های بلور فوتونیکی در دو حالت بدون نقص و دارای نقص مورد مطالعه قرار گرفته اند تا تاثیر ایجاد نقص بر پاسخ طیفی و کارایی ساختار در شناسایی گازها مشخص شود. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهند که بیشترین مقدار حساسیت حسگر برای ترکیب ۵۰ درصدی از گازهای متان و دی اکسید کربن به ازای فشار ۱ مگاپاسکال(MPa) برابر با ۷۱۶.۷۹۲ نانومتر بر واحد ضریب شکست (nm/RIU) است. این مقادیر بیانگر قابلیت بالای ساختار پیشنهادی در پاسخ گویی به تغییرات ضریب شکست محیط هستند. با توجه به نتایج به دست آمده، این ساختار می تواند به عنوان گزینه ای مناسب برای توسعه ی حسگرهای گازی در حوزه های صنعتی، زیست محیطی و ایمنی مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

بلورهای فوتونی ، حسگرهای گازی ترکیبی ، مد نقص ، ماده دو بعدی WSe۲.