Metamaterials as broadband absorbers, tunable color filters, andmulti-functional metasurfaces
Genişbant emiciler, ayarlanabilir renk filtreleri, ve çok işlevlimetayüzeyler olarak metamalzemeler
- Tez No: 548646
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Geniş bant emiciler, Manganez, elektrikle ayarlanabilen, kırış sapması, ve açısal filtreleme, Broadband absorbers, Manganese, electrically tunable, beam deflection, and angular filtering
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metamalzemeler, doğal malzemelerle elde edilemeyen optik işlevleri yerine getirebilecek yapay yapılar ve tasarımlar geliştirmemizi sağlamışlar. Burada şu üç önemli metamalzeme uygulama tasarlıyor ve uyguluyoruz: 1. Ultra geniş bant emiciler, 2. Gerçek zamanlı ayarlanabilir renk filtreleri ve 3. Geniş bant ve geniş açılı verimli ışın saptırıcı ve Çok fonksiyonlu açısal filtre. Litografi seri üretime ve maliyet etkinliğine giden yolda önemli bir engel teşkil ettiği için çalışmalarımızın çoğu litografi içermemektedir. Manganez'i (Mn) ilk defa geniş bant emilimi için umut verici bir metal olarak tanıttık ve tüm çalışmalarımızda kullandık. Dört farklı Mn tabanlı geniş bant emici, farklı bölümlerde tasarlanmış ve üretilmiştir. Mn, Metal-İzolatör-Metal (MIM) yapısında, tavlanmış MIM konfigürasyonunda, üst katman desenli MIM konfigürasyonunda, ve rasgele nanopiramitlerde kullanılır. Tüm çalışmalarda Mn'nin diğer metallere göre çok daha iyi bir performansa sahip olduğu gösterilmiştir. Örneğin, rastgele nanopiramitlere dayanan çalışmada, litografi içermeyen bir yöntemden faydalanarak ve sadece yüksek pürüzlü bir alt tabaka üzerinde tek bir Mn tabakasını kaplayarak ultra-morötesi (UV) ile infrared (FIR) mükemmel emilimini elde ediyoruz. Ayrıca, MIM yapısının ve bir elektro-optik malzemenin kombinasyonunu kullanarak, voltajı -12 ila 12 volt arasında değiştirerek, tüm görünür spektrumu kaplayan litografi içermeyen bir renk filtresinin elde edilebileceğini gösterdik. Son olarak, Silikon nano çubuklardan oluşan bir yapıda, ultra geniş bant ve geniş açılı yüksek verimli ışın sapması elde edilir. Aynı yapıyı ümit verici kılan şey aynı zamanda bant geçişi, bant durdurma ve düşük geçişli açısal filtre gibi çok işlevli uygulamalara sahip olmasıdır.
Özet (Çeviri)
Metamaterials have enabled us to come up with artificial structures and designs that can perform optical functionalities which are not achievable with natural materials. Here we design and implement three important applications of metamaterials as: 1. Ultra-broadband absorbers, 2. Real-time tunable color filters, and 3. Wideband and wide-angle efficient beam deflector and Multi-functional angular filter. By lithography being a major hinder on the way to mass production and cost-effectiveness, most of our works are lithography-free. We have introduced Manganese (Mn) for the first time as a very promising metal for broadband absorption and have used it in all our works. Four different Mn-based broadband absorbers are designed and fabricated in different chapters. Mn is used in the Metal-Insulator-Metal (MIM) cavity, annealed MIM configuration, top-layer-patterned MIM configuration, and random nanopyramids. It is shown in all works that Mn has a much better performance compared to other metals. For instance, in the work based on random nanopyramids, we obtain ultraviolet (UV) to far-infrared (FIR) perfect absorption by exploiting a lithography-free method and only by coating a single Mn layer on a high-roughness substrate. Moreover, using the combination of the MIM cavity and an electro-optic material, we have shown that a lithography-free color filter can be achieved that covers the whole visible spectrum by changing the voltage from -12 to 12 volts. Finally, in a structure composed of Silicon nano-rods, an ultra-wideband and wide-angle highly-efficient beam deflection is obtained. What makes the same structure very promising is that it also has multifunctional applications as band-pass, band-stop, and low-pass angular filter.
Benzer Tezler
- Fotonik kristal tabanlı terahertz metamalzeme tasarımı ve uygulamaları
Photonic crystal based terahertz metamaterial design and applications
MAİDE ERDOĞAN ALKURT
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN ÜNAL
- Design of metamaterial-based nanostructures for 5G applications & thermal radiation management
5G uygulamaları ve termal radyasyon yonetımı ıcın metamalzeme tabanlı nanoyapı tasarımı
EKİN BİRCAN BOŞDURMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Biyomedikal uygulamalar için ısm bandında metamalzeme tabanlı soğurucu tasarımı
Metamaterial based absorber design in ism band for biomedical applications
YUNUS ALTINTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLAL TÜTÜNCÜ
- Optically transparent metamaterial RF absorbers
Optik geçirgenliği yüksek mikrodalga metamalzeme tabanlı soğurucular
FURKAN ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Design, fabrication and characterization of micromachined THz absorbers
Mikro ̇ıslenmis THz emicilerin tasarımı, Üretimi ve karakterizasyonu
AYDA MAMAGHANİ
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA