ویژگیهای فیزیکی پلاسمونهای سطحی در ساختار متشکل از زوج لایه گرافنی موازی و مقایسه آن با تک صفحه گرافنی
/عصمت درگاهی عباس آباد
: فیزیک
، ۱۳۹۳
، افشاری
چاپی
کارشناسی ارشد
فیزیک
۱۳۹۳/۰۶/۰۸
دانشگاه تبریز
علم پلاسمونیک، به این دلیل که امکان مهندسی نور در مقیاس های کوچکتر از طول موج نور فرودی را ممکن می سازد، یکی از دستاوردهای مهم چند دهه اخیر در زمینه نانو فوتونیک می باشد .اغلب موادی که امکان تشکیل پلاسمون های سطحی در آنها وجود دارد، مخصوصا فلزات، در گستره های فرکانسی مادون قرمز به طور قابل توجهی جاذب نور هستند .به همین دلیل، پلاسمون های سطحی ایجاد شده در آنها نیز دارای تلفاتی بالا خواهند بود .از این جهت پژوهشگران به دنبال گسترش این علم بر پایه موادی هستند که دارای جذبی پایین تر نسبت به مواد پلاسمونیکی مرسوم باشند .گرافن که آرایه ای دو بعدی از اتم های کربن در یک شبکه لانه زنبوری است، از یک سو دارای جذبی پایین در گستره فرکانسی مادون قرمز دور بوده و از سوی دیگر امکان تشکیل پلاسمون های سطحی در آن نیز وجود دارد .لذا این ماده اخیرا برای هدایت پلاسمون های سطحی با طول انتشار بالا در محدوده فرکانسی مادون قرمز و تراهرتز مورد توجه خاص محققین قرار گرفته است .در این پایاننامه به کمک روابط پاشندگی پلاسمون های سطحی در تک لایه و زوج لایه گرافنی، به صورت عددی به مقایسه ویژگی های فیزیکی این دو ساختار از لحاظ طول انتشار، جایگزیدگی سطحی، توزیع فضایی میدان) در این پایاننامه فقط میدان مغناطیسی را بررسی می کنیم (می پردازیم .در نهایت اثر تغییرات پتانسیل شیمیایی بر روی ویژگی های فیزیکی مذکور را خواهیم دید .نتایج حاصل نشان می دهند که با افزایش پتانسیل شیمیایی، کیفیت موجبری) نسبت طول انتشار به جایگزیدگی سطحی(، در تک لایه گرافنی کاهش می یابد، در صورتی که این خاصیت در زوج لایه گرافنی برای هر دو مد AA و AS افزایش می یابد .نتیجه مقایسه دو مد AA و AS نیز با یکدیگر نیز نشان می دهد که گرچه در حالتی که فاصله جدائی صفحات گرافنی از هم بسیار کوچک باشد، اتلاف جذبی برای مد AS بیشتر است، اما در حالت کلی مد AS از کیفیت موجبری بهتری نسبت به مد AA برخوردار است، یعنی این مد دارای اتلاف جذبی کمتر و جایگزیدگی سطحی بهتری می باشد .به زبان سادهتر موجبر گرافنی دولایه با مد AS در مقایسه با موجبر گرافنی تک لایه از کیفیت بهتری برخوردار می باشد
Plasmonics, is one of the important achievements in recent decades in the field of nano-photonic, because it enables light engineering in scale smaller than wavelength of the incident lights. Most materials that allow the formation of surface plasmons in there, especialy metals, in the frequency range of infrared, are absorber significantly. For this reason, surface plasmons are generated in there, has a high losses. That is why, researchers are looking to extend this knowledge for materials that have a lower absorption than conventional plasmonics materials. Graphene with two-dimensional array of carbon atoms in a honeycomb lattice, on the one hand has a low absorption in the far-infrared frequency rang, and the other hand formation of surface plasmons, in this material is possible. Hence recently, graphene for supporting surface plasmons with high propagation lenght, in infrared frequency and terahertz range, has been interested for researchers. In this thesis, by dispersion relation in single layer graphene and a pair of parallel plate graphene, we will numerically compare the physical properties in these two structeres. Purpose of the physical characteristics is, propagation length, localization, the spatial distribution of field (in this work, we considered only the magnetic field). Finally, after considering the effect of the changes in chemical potential on the physical properties mentioned above, it can be seen that with increasing chemical potential, quality of waveguide propagation length, divided by the surface localization, in single-layer graphene is reduced, while, this property for both AA and AS modes in the pair of monolayer graphene increases. The comparison between the AA and AS modes, indicate that, although in the case of very small separation distance between grapheme layers, absorption losses is more in AS, but generaly, AS has better quality than AA mode, so AS mode has less absorption losses and better confinement