Electrically tunable plasmon induced transparency in hybrid metal-graphene structures
Hibrit metal-grafen yapılarında elektrikle değiştirilebilen plazmonla uyarılmış geçirgenlik
- Tez No: 510911
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY, DR. HÜMEYRA ÇAĞLAYAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hibrid metal-grafen yapıları, ışığı etkili bir şekilde manipüle etmek ve kontrol etmek için tasarım esnekliği sağlar. Bu yapılar, iletim (transmission) ve yansıma (reflection) modlarında ayarlanabilen plazmonla uyarılmış geçirgenlik (PIT) üretmek için kullanılabilir. PIT elektromanyetik olarak indüklenen geçirgenliğin (EIT) bir plazmonik analoğudur. PIT ve Yansıma Tipi PIT (RPIT) aygıtlar, deneysel olarak incelenmiştir fakat bunlar ayarlanamaz ve bunların ayarlanabilir tasarımların sayısal analizleri simülasyonlar ile sınırlanmıştır. Bu tezde bu zorlukların üstesinden gelebilmek için bir hibrit metal-grafen tasarımı kullanılmıştır. Ayarlanabilir PIT ve RPIT aygıtlar, ayarlanabilir gelişmiş biyoalgılayıcı ve değiştirilebilir? sistemler için kullanılabilirler. PIT-etkisi sayısal olarak incelenmiş ve farklı boyutlardaki iki aygıtta deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Sayısal simülasyonlar Zamanda Sonlu Farklar (FDTD) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tasarım, grafen tabakasının üzerinde bulunan iki parallel altın şeridine dayanmaktadır. PIT-etkisi bu altın şerittin, iki parlak modunun zayıf hibridizasyonu ile başarılmıştır. PIT-etkisi grafenin Fermi enerjisinin (Ef) değişimi ile ayarlanır. Üstten kapılama metodu (Top gating method), deneylerde yüksek ayarlanabilirliğe ulaşmak için kullanılmıştır., 3V'a kadar Gate (kapı) voltajı uygulanarak PIT penceresinde toplam 263 nm kayma elde edilmiştir. Bu cihazların spectral kontrast (izgesel karşıtlık) oranı % 82'ye kadardır. Ek olarak, ayarlanabilir RPIT etkisi aynı metal-grafen yapısı kullanarak elde edilmiştir. Ayarlanabilir RPIT dört katmanlı tasarımı, sayısal olarak araştırdım ve deneysel olarak gerçekleştirdim. Bu aygıtın tepkisi de üstten kapılama yöntemi kullanılarak ayarlanmaktadır. 220.8 nm' lik bir ayarlanabilirliği RPIT zirvesinde 3 V ile gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Hybrid metal-graphene structures offer design flexibility to manipulate and control light efficiently. These structures can be used to generate tunable plasmon induced transparency (PIT) in transmission and reflection mode. PIT is plasmonic analogue of electromagnetically induced transparency (EIT). PIT and reflection type PIT (RPIT) devices have been investigated experimentally but they are not tunable, and the numerical investigations of the tunable designs were limited to simulations. A hybrid metal-graphene design is used to overcome these challenges in this thesis. Tunable PIT and RPIT devices can be used for tunable enhanced biosensing and switchable systems. PIT-effect has been numerically investigated and experimentally realized in two devices with different dimensions. Numerical simulations were performed using Finite Difference Time-Domain (FDTD) method. The design is based on two parallel gold (Au) strips on top of the graphene layer. PIT-effect has been achieved by weak hybridization of two bright modes of these Au strips. The PIT-effect is tuned by changing the Fermi energy (Ef) of graphene. Top gating method is used to achieve high tunability in the experiments. Total shift of 263 nm is obtained in the PIT window by applying the gate voltage up to 3 V. The spectral contrast ratio of the devices is up to 82%. In addition, tunable RPIT effect is achieved using the same metal-graphene structure. I have numerically investigated the four layers design and experimentally realized tunable RPIT. The response of this device is also tuned using top gating method. The tunability of 220.8 nm is observed in RPIT peak for 3 V.
Benzer Tezler
- Ebl fabricated plasmonic nanostructures for sensing applications
Eıl ile algılama uygulamaları için plazmonik nanoyapıların geliştirilmesi
NEVAL AYŞEGÜL CİNEL
Doktora
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Development of a static fourier transform spectrometer and real-time substrates for surface enhanced raman scattering
Statik fourier dönüşüm spektrometresi ve gerçek zamanda yüzey geliştirilmiş raman saçılması substratı geliştirilmesi
BEHZAD SARDARI GHOJEHBEIGLOU
- Ald grown zno as an alternative material for plasmonic and uncooled infrared imaging applications
Plazmonik ve soğutmasız kızılötesi görüntüleme uygulamaları için alternatif malzeme olarak atomik katman kaplama yöntemi ile büyütülmüş çinko oksit
YUNUS EMRE KESİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- Graphene-based electrically tunable terahertz optoelectronics
Grafen-tabanlı elektrik ayarlı terahertz optoelektroniği
NURBEK KAKENOV
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. COŞKUN KOCABAŞ
- Metamaterials as broadband absorbers, tunable color filters, andmulti-functional metasurfaces
Genişbant emiciler, ayarlanabilir renk filtreleri, ve çok işlevlimetayüzeyler olarak metamalzemeler
MAJİD AALİZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY