Design and characterization of metamaterials for Terahertz region
Terahertz bölgesi için metamalzeme dizaynı ve karakterizasyonu
- Tez No: 442304
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN ALTAN, DOÇ. DR. CUMALİ SABAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metamalzemeler elektromanyetik özellikleri dalga boyu alt ilavelerle kontrol edilebilen insan eliyle üretilmiş malzemelerdir. Bu özelliğignden dolay metamalzemeler terahertz bölgesinde önem kazanm ışt r. Terahertz bölgesi haberleşme, astronomi, spectroscopy, görüntüleme, biyoloji ve alg lama gibi alanlarda önemli uygulamalara sahip olmas na rağmen bu bölge ile etkileşime giren malzemelerin az olması terahertz dalgaları n kontrol etmek için yap lmış cihazlar ın gelişimini yavaşlatm ıştı r. Metamalzemelerin süperlens, terahertz modülator ve anten gibi uygulamalar bu boşluğu doldurmak için büyük bir potansiyele sahiptir. Metamalzemeler negatif dielektrik özelliklerinden dolayı eşsiz malzemelerdir. İki boyutlu metamalzemeler metayüzey olarak adland r lmaktad r. Bu yap lar metamalzemelerin aksine tek tara negatif dielektrik özellik gösterir. Bu tez çal ışmas nda terahertz bölgesi için altı n, bakı r, indium tin oksit ve yttrium barium copper oksit gibi iletken yüzeylere sahip metayüzeyler tasarland ı,simüle edildi ve karakterizasyonu yapı ldı . Yüksek iletkenliğe sahip metal ve üstüniletken yüzeyler üzerinde çal ışı ldı . Elde edilen alttaş bilgisi yap ı Computer Simulation Technology Microwave Studio isimli bilgisayar program ında simüle etmek için kullan ld ı. Her yapı terahertz bölgesinde rezonans vermesi için tasarland ve bu durum simulasyonlarla doğruland . Üstüniletken metayüzey karakterizasyonlar terahertz zamana dayal spektroskopi sistemine entegre edilmiş kapalı devre helyum soğutmal kriyostat yardı m yla yap ıldı . Deneyler 20, 40, 60, 70, 80, 84, 86, 90, ve 298K s ıcaklı klar ında gerçekleştirildi. Farklı sı caklı klarda rezonansta kayma ve genlikte değişimler gözlemlendi. Simülasyon sonuçlar n ın deney sonuçlar ile uyumlu olduğu gözlemlendi. Terahertz zamana dayal spektroscopy tekniğinin hem genlik hemde faz ölçme yeteneği metamalzemelerin şeklini bilmeden özelliklerini tespit etmeyi sağlamaktadir.
Özet (Çeviri)
Metamaterials are manmade structures whose electromagnetic properties can be controlled with subwavelength inclusions. Due to this property metamaterials has gained importance in the terahertz region. Although terahertz radiation has many important applications in communication, astronomy, spectroscopy, imaging, biology and sensing, lack of materials which gives a response in this range decelerated development of devices to control and manipulate the terahertz waves. Metamaterials show a large potential to ll this gap since they have many applications such as superlenses, terahertz modulators, and antenna structures. Metamaterials are unique in that they exhibit a negative magnetic permeability and dielectric permittivity. Two dimensional metamaterials are called metasurfaces. These are two dimensional arti cial structures which show single negative metamaterial properties as opposed to three dimensional structures which show double negative properties. In this thesis, metasurface structures based on various conducting materials such as copper, gold, indium tin oxide as well as yttrium barium copper oxide were designed, simulated and characterized especially for the terahertz region of the electromagnetic spectrum. Emphasis was placed on highly conducting materials, such as metals and superconductors. Extracted data of substrates were used to simulate metasurface structures using commercially obtained Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio program. Each metasurface structure was designed such that the frequency of the resonance lies in the terahertz region and this was verifi ed by simulating the behavior of the structure in the terahertz region. Superconducting metasurface characterization was done with a closed cycle helium cryostat that was installed inside the terahertz time domain spectroscopy system. Experiments were done at 20, 40, 60, 70, 80, 84, 86, 90 and 298K. At diff erent temperatures a shift in the resonance frequency and change in the resonance amplitude was observed. It was found that the simulation results were in good agreement with terahertz time domain spectroscopy results. The ability to measure both amplitude and phase allows this technique, terahertz time spectroscopy, to be used to extract metamaterial properties without prior knowledge of the structure shape.
Benzer Tezler
- Design, fabrication and characterization of novel metamaterials in microwave and terahertz regions: Multi-band, frequency-tunable and miniaturized structures
Mikrodalga ve terahertz bölgelerinde özgün metamalzemelerin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu: Çok-bantlı, frekansı-ayarlanabilir ve küçültülmüş yapılar
EVREN EKMEKÇİ
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. GÖNÜL TURHAN SAYAN
- Modulation of terahertz waves by VO2 based metamaterials
VO2 tabanlı metamalzemeler ile terahertz dalgaları modülasyonu
AILEEN NOORI
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER
- Terahertz dalgaları için VO2 ince film metayüzeylerin üretimi ve karakterizasyonu
Deposition and characterization of thin film VO2 metasurfaces for Terahertz waves
ŞEHRİBAN ZEYBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET YILDIZ
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
- Characterization of conductive properties of thin films in terahertz region
İnce filmlerin iletkenlik özelliklerinin terahertz bölgesinde karakterizasyonu
MERVE AKKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALTAN
DOÇ. DR. CUMALİ SABAH
- Fabrication of metamaterial filters for terahertz wave applications by e-beam patterning
Terahertz dalgası uygulamaları için e-demeti şekillendirmesiyle metamalzeme filtre fabrikasyonu
YASEMİN DEMİRHAN
Doktora
İngilizce
2017
Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
YRD. DOÇ. DR. GÜRCAN ARAL