Modeling, design and fabrication of metal-insulator-metal diodes as rectenna element for infrared energy harvesting and detection applications
Kızılötesi enerji hasatı ve algılama uygulamaları için rectenna elemanlarında kullanılacak metal-yalıtkan-metal diyotlarının modellenmesi, tasarımı ve üretimi
- Tez No: 418646
- Danışmanlar: PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Günümüz enerji hasatı yapan ve algılayan aygıtların verimlilik düşük ve üretim maliyetleri yüksektir. Gelecek enerji hasatı ve algılayıcı teknolojilerinin en öne çıkan adayı, düşük maliyetleri ve potansiyel yüksek verimlilikleri nedeniyle antenle bağlaşık doğrultuculardır (rectenna). Elektronik aygıtların THz freaknsında çalışma-dıklarından bir boşluk bulunmaktadır. Bu boşluğu THz antenlar ve Metal-Yalıtkan-Metal (MYM) diyotlar doldurabilecekler ve bu alanda, enerji hasadı ve algılayıcı e-lemanlarında muhtemel verimlimlilik artışına sağlayacaklardır. Bu tezde, 60 THz'de çalışacak ve yüksek verimlilikte olacak rectenna elemanları için metal-yalıtkan-metal (MYM) diyotları sunulmaktadır. Rectenna'larda kullanılmak üzere üç farklı anten 60 THz'de modellenmiş ve simüle edilmiştir, ve bu antenlarde 10 THz bant genişliğinde %95, %45 ve %70 ışınım verimlilikleri görülmüştür. MYM diyotları, modellenmiş, simüle edilmiş, MYM yapısı fiziksel özellikleri üzerine parametrik analizleri yapılmış, ve yüksek verimli rectenna için malzeme setleri bulunmuştur. MYM diyotları bu malzeme setlerinden üretilmiş, ölçümleri yapılmış ve özellikleri nitelendirilmiştir. Bu diyotlarda, 0V direnci olarak 2.3 kOhm, 3.6 kOhm, ve 35 kOhm dirençler gözlenmiş, -6.02 A/W ve 5.68 A/W duyarlılıklara ulaşılmıştır. Antenler MYM diyotlarıyla bağlaştırılıp rectenna verimliliği hesaplandığında %12, %3.5 ve %3 verimlilik değerlerine ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Current energy harvesting and detecting devices are lacking of efficiency and they have high fabrication costs. Antenna-coupled rectifiers (rectennas) are one of the most potential candidate for future energy harvesting and detection applications due to their low cost and potential high efficiencies. In the THz region, there is a gap that the speed of the devices cannot cover. Employing THz antennas and Metal-Insulator-Metal (MIM) diodes as rectenna elements can cover the gap and potentially resulting with high efficiency harvesters and detectors. In this thesis, it is presented metal-insulator tunneling diodes as rectenna elements operating at 60 THz to have highly efficient rectennas. Three THz antennas are modeled and simulated at 60 THz to be used in rectennas in which 95%, 45% and 70% radiation efficiencies over 10 THz bandwidth. MIM diode modeling and simulations are conducted and parametric analysis done to physical properties of MIM structure and found material sets for highly efficient rectennas. MIM diodes are fabricated with these material sets, measured and characterized. It is achieved that 0 V resistance of didoes are 2.3 kOhm, 3.6 kOhm, and 35 kOhm. -6.02 A/W and 5.68 A/W responsivities are reached. Calculated rectenna efficiency when antennas are coupled with fabricated MIM diodes are 12%, 3.5% and 3%.
Benzer Tezler
- Computational design and analysis of nanostructured materials for neuromorphic engineering
Neuromorfik mühendislik için nano yapılı malzemelerin hesaplamalı tasarımı ve analizi
AYKUT TURFANDA
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ ÜNLÜ
- Design and fabrication of RF MEMS switches and instrumentation for performance evaluation
RF MEMS anahtar tasarımı ve üretimi ve performans değerlendirme sistemi
HALİL İBRAHİM ATASOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Enhancement of dispenser cathode fabrication with pre – design activation simulations and polymer doping
Polimer katkılandırma ve ön aktivasyon tasarımı benzetim çalışmaları ile dispenser katotların üretim süreçlerinin geliştirilmesi
NERGİS YILDIZ ANGIN ATMACA
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Design of additively manufactured hybrid structural brackets via topology optimization
Topoloji optimizasyonu ile eklemeli imalata uygun hibrit yapısal braketlerin tasarımı
CENGİZ KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Design and electromechanical modeling of vertically stacked silicon nanowire arrays as coupled resonators
Üst üste yerleştirilmiş silisyum nanotel dizilerinin bağlaşımlı çınlaçlar olarak tasarımı ve elektromekanik modellemesi
İSMAİL YORULMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. B. ERDEM ALACA