Details

В данной работе исследуются электронные и оптические свойства квантово-размерных и решеточных структур фотодетекторов. Исследование проводилось при помощи численного моделирования и методов численной оптимизации. Была представлена возможность эффективной оптимизации чувствительности структур квантово-каскадных детекторов при помощи применения ансамбля оптимизационных алгоритмов. С помощью численного моделирования были проанализированы структуры квантово-каскадных детекторов, а также при помощи методов оптимизации были получены вариации структуры одной из структур. Для расчётов использовались: прикладная программа для расчёта электронного энергетического спектра, написанная на языке программирования Python; библиотеки DEAP и BayesianOptimization. Были получены положения энергетических уровней и значения дипольного матричного элемента перехода между уровнями в активной области. Расчётные значения хорошо согласуются с экспериментальными, представленными в источниках. Также в результате оптимизации были получены шесть структур, превосходящих по чувствительности исходную. Таким образом, был показан подход к проектированию квантово-каскадных детекторов на основе численного моделирования и оптимизационных алгоритмов.

This paper investigates the electronic and optical properties of quantum-sized and lattice structures of photodetectors. The research was conducted using numerical modeling and numerical optimization methods. The presentation outlined the potential for enhancing the responsivity of quantum cascade detector structures through the application of an ensemble of optimization algorithms. Quantum cascade detector structures were analyzed using numerical modeling, and variations of one of the structures were obtained using optimization methods. The following software was utilized for the calculations: an application program for calculating the electronic energy spectrum, written in the Python programming language; the DEAP and BayesianOptimization libraries. The positions of the energy levels and the values of the dipole matrix element of the transition between levels in the active region were obtained. The calculated values demonstrate a strong correlation with the experimental values presented in the sources. Consequently, the optimization process yielded six structures that exhibited enhanced sensitivity compared to the original structure. Thus, an approach to the design of quantum cascade detectors based on numerical modeling and optimization algorithms was demonstrated.