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
- Tez No: 527744
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Plazmonik, Metamalzemeler, Metamalzeme Tabanli Sönümleyiciler, Geniş Bantlı Sönümleyiciler, Plasmonics, Metamaterials, Metamaterial Based Absorbers, Broadband Absorbers
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- 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
- 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
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Design and analysis of metamaterial based perfect absorbers
Metamalzeme bazlı mükemmel soğurucuların dizayn ve analizi
MAHMUT CAN SOYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- 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
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
PROF. DR. UĞUR CEM HASAR
- 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
2013
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN
- 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