Dielektrik çok katmanlı geniş bantlı kızılötesi metamalzeme soğurucunun tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
Design, fabrication and characterization of a dielectric multilayer broadband infrared metamaterial absorber
- Tez No: 695320
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 227
Özet
Doğal malzemelerin ötesinde optik özelliklere sahip hem yığın hem de yarı-sonsuz düzlemsel olarak tasarlanmış dielektrik metamalzemeler, alt dalga boyu boyutlarına sahip rezonant mimarilerin geliştirilmesi için umut verici platformlar olarak ortaya çıkmıştır. Tüm dielektrik metamalzemeleri plazmonik yapılardan ayıran temel kriter, kızılötesi ve görünür spektral bölgelerde ihmal edilebilir kayıplar sergilemeleri, ultra güçlü ve verimli cihazların geliştirilmesinde kullanılabilecek önemli bir potansiyele sahip olmalarıdır. Nanofabrikasyon ve dielektrik metamalzemelerin tasarımındaki bu gelişmeler, gelecek nesil teknolojiler için fotonik meta cihazların minyatürleştirilmesini sağlaması açısından önemlidir. Özellikle, dielektrik-metamalzeme kaplamaları, karakteristik yansıma/iletim yanıtlarını kontrol edilmesiyle yüksek çözünürlüklü görüntüleme ve termal kamuflaj gibi stratejik uygulamalara sahiptir. Bu çalışmada, orta kızılötesi (MWIR) ve uzun kızılötesi ışığın (LWIR) geniş bantlı soğurmaunu sağlamak için dielektrik katmanlardan oluşan Al2O3/Ge/ITO/SKC yığın meta-soğurucuların tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu sunulmaktadır. Bu yapı, son derece gelişmiş mikro fabrikasyon tekniklerinden biri olan e-beam termal buharlaştırma sistemi ile vakum kırılmadan sırayla kaplanarak üretilmiştir. Simülasyonlar ve deneysel değerlendirmeler yoluyla, meta yapının geometrik parametreleri uygun bir şekilde seçilmesiyle, soğurma ~%92'nin üzerinde yapılan analizlerle görülmüştür. Özelleştirilmiş bu tüm dielektrik meta-soğurucuların özelliklerini mekanik olarak anlamak için, kullanılan Al2O3 katmanının kalınlığının orta ve uzun KÖ soğurma performansı üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla kapsamlı sayısal hesaplamalar yaptık. Daha da önemlisi, öngörülen meta-soğurucu polarizasyona duyarsız olduğu ve çok çeşitli geliş açılarında tutarlı bir şekilde çalıştığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Dielectric metamaterials rationally engineered in both bulk and quasi-infinite planar fashions with optical properties beyond natural materials have emerged as promising platforms for developing resonant architectures with sub-wavelength dimensions. The main criterion that distinguishes all-dielectric metamaterials from their plasmonic counterparts is that they exhibit negligible losses in the infrared and visible spectral regions, possessing an immense potential to be employed in developing ultradense and efficient devices. Advances in the nanofabrication and design of dielectric metamaterials enabled the miniaturization of photonic metadevices for coming generation technologies. In particular, dielectric-metamaterial coatings possess strategic applications such as high-resolution imaging and thermal camouflage in diverse technologies through controlling the characteristic reflection/transmission responses. In this study, the design, fabrication, and characterization of Al2O3/Ge/ITO/Soda Lime Glass stack meta-absorbers consisting of dielectric layers to provide broadband absorption of mid-infrared (MWIR) and long-infrared light (LWIR) are presented. The structure was produced by coating with an e-beam thermal evaporation system, one of the highly developed microfabrication techniques, sequentially without vacuum breaking. Through computational investigations and experimental assessments, the geometric parameters of the metastructure were judiciously selected, where the absorbance of over ~92% was achieved in the conducted analyses. To mechanically understand the properties of these customized all-dielectric meta-absorbers, we performed extensive numerical calculations to investigate the effect of the thickness of the used Al2O3 layer on the medium and LWIR absorption performance. Notably, the projected meta-absorber is polarization-insensitive and performs consistently over a wide range of incidence angles.
Benzer Tezler
- Plasmonic metamaterial based structures for designing of multiband and thermally tunable light absorbers, multiple thermal infrared emitter, and high-contrast asymmetric transmission optical diode
Çoklu bant ve termal ayarlanabilir ışık soğurucuları, çoklu termal kızılötesi yayıcı ve yüksek karşıtlıklı asimetrik iletim optik diyot tasarımı için plazmonik metamalzeme tabanlı yapılar
ATAOLLAH KALANTARI OSGOUEI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Metamaterial based wideband infrared absorbers
Metamalzeme tabanlı kızılötesi sönümleyiciler
KADİR ÜSTÜN
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
- Adaptive metasurface designs for thermal camouflage, radiative cooling, and photodetector applications
Termal kamuflaj, ısınımlı soğutma ve fotodedektör uygulamaları için uyarlanabilir metayüzey tasarımları
EBRU BUHARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Analysis of wave propagation characteristics and design methods in two dimensional photonic bandgap structures
İki boyutlu fotonik bant durduran yapılarda dalga analizi ve tasarım yöntemleri
ONUR ERKAN
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN ŞİMŞEK
- Tümleşik anten kulesi için geniş bantlı soğurucu özellikli çok katmanlı frekans seçici radom tasarımı
Design of multilayer frequency selective radome with wideband absorbing properties for integrated antenna tower
MUSTAFA ÖZDİN
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM ORAK