Geri Dön

Design, fabrication and characterization of an ultra-broadband metamaterial absorber using bismuth in the near infrared region

Yakın kızılötesi bölgesinde çalışan çok geniş bantlı bir metamalzeme soğurucunun bizmut kullanılarak tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu

  1. Tez No: 527744
  2. Yazar: İMRE ÖZBAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Plazmonik, Metamalzemeler, Metamalzeme Tabanli Sönümleyiciler, Geniş Bantlı Sönümleyiciler, Plasmonics, Metamaterials, Metamaterial Based Absorbers, Broadband Absorbers
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 73

Özet

Bu çalışmada yakın dalga kızılötesi (NIR) bölgesinde işlevsel, çok geniş çalışma bandına sahip bir metamalzeme tabanlı sönümleyicinin tasarım-üretim-karakterizasyon döngüsü sunulmaktadır. Plazmonik metamalzeme tabanlı geniş veya çok geniş çalışma bandına sahip soğurucularla ilgili araştırmalar on yıldan daha kısa bir süre önce başlamıştır ve bu tür soğurucular ışıktan enerji hasatı, algılama, kızılötesi görüntüleme ve son zamanlarda da fotokimyasal süreçler gibi birçok uygulamada kısa sürede kendilerine yer bulmustur. Bu tezde metal-yalıtkan-metal kavite yapısında Bizmut metalinin kullanıldığı, yakın kızılötesi bölgesinde çalışan geniş bantlı bir soğurucunun tasarım, benzetim, üretim ve karakterizasyon (ölçüm) süreçleri sunulmaktadır. Bu sunum, yapılan çalışmanın literatürdeki yerini de kayda alan kapsamlı bir literatür taraması ile birlikte yapılmaktadır. Söz konusu cihaz üç katmandan (mekanik destek sağlayan alttaş tabakası haricinde) oluşmaktadır ve sadece, periodik bir nanodisk dizininden oluşan, en üst katman litografik desenleme sürecini gerektirmektedir. Fourier Transform Kızılötesi Speektroskopisi (FTIR) yöntemi ile yapılan ölçümler sonucunda cihazın 800 nm- 2400 nm bant aralığında çalıştığı saptanmıştır. Bu sayede, tasarlanan cihaz kısa dalga kızılötesi (SWIR) bandının büyük bir bölümünde mikrobolometre tabanlı kızılötesi tespit uygulamaları için faydalı olacaktır. Uygun malezeme seçimi ve itinalı geliştirme süreci ile, cihazın sönümleme bandı üst sınırı ile alt sınırı arasında 3'e 1'lik rekor seviyede bir oran bulunmuştur. Ayrıca sönümleme bandı üst sınırı dalgaboyunun cihazın toplam kalınlığına oranının 10 olduğu tespit edilmiştir. Çoklu desenleme gibi farklı yöntemler kullanılarak sonuçların geliştirilmesi ve cihazın sönümleme bandının genişletilmesi mümkündür.

Özet (Çeviri)

In this study, the design-fabrication-characterization cycle of an ultra-broadband metamaterial absorber structure operating in the near infrared (NIR) is presented. The area of plasmonic metamaterial based broadband and ultra-broadband absorbers has been commenced less than ten years ago and such absorbers have quickly found applications in many areas including light harvesting, sensing, infrared imaging and very recently plasmonic hot electron mediated photochemistry. In this thesis, an ultrabroadband bismuth based metal-insulator-metal cavity absorber operating in the near infrared regime is presented. This is done together with a comprehensive literature review in conjunction with the relevance of the current work in literature. The device is composed of three layers (excluding the substrate that provides mechanical support) and the only layer requiring periodic lithographical patterning is the top layer which is patterned into nanodisks. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) measurements yield an absorption band of 800 nm -2400 nm. This makes the device suitable for microbolometer based infrared detection applications in most of the short wavelength infrared band (SWIR). The selection of materials and persistent optimization has lead to record breaking upper absorption edge to lower absoption edge ratio of 3:1 and a record breaking upper absorption wavelength edge to device thickness ratio of 10. Through using different techniques such as using multiple patterning, the results and the operation bandwidth can be further improved.

Benzer Tezler

  1. Dielektrik çok katmanlı geniş bantlı kızılötesi metamalzeme soğurucunun tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu

    Design, fabrication and characterization of a dielectric multilayer broadband infrared metamaterial absorber

    BUKET AKIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL

  2. Design and analysis of metamaterial based perfect absorbers

    Metamalzeme bazlı mükemmel soğurucuların dizayn ve analizi

    MAHMUT CAN SOYDAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK

    PROF. DR. EKMEL ÖZBAY

  3. Metayüzey polarizasyon dönüştürücü ve radar soğurucu tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu

    Design, fabrication and characterization of metasurfaces polarization converter and radar absorber

    AYKUT COŞKUN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL

    PROF. DR. UĞUR CEM HASAR

  4. Design, fabrication and characterization of subwavelength-scale distance sensors based on optical directional coupling

    Optik yönlü bağlaşım temelli dalgaboyu-altı mesafe ölçüm sensörlerinin tasarımı, imalatı ve karakterizasyonu

    SHAHAB BAKHTIARI GORAJOOBI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN

  5. 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

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. B. ERDEM ALACA