عنوان

مطالعه ساختار باند فوتوني بلورهاي فوتوني يك بعدي شامل شبه فلز ديراك

Number

پ۲۷۵۸۴

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مطالعه ساختار باند فوتوني بلورهاي فوتوني يك بعدي شامل شبه فلز ديراك

First Statement of Responsibility

آرمين طالبي كلجاهي

Name of Publisher, Distributor, etc.

فیزیک

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۷۴ص.

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

فوتونیک

Date of degree

۱۴۰۱/۰۶/۲۲

Text of Note

بلورهای فوتونی ساختارهای متناوب از مواد دی الکتریک مختلف هستند. مهمترین ویژگی این ساختارها گاف فوتونی آنهاست، بطوریکه انتشار امواج الکترومغناطیس در این ناحیه ممنوع است. مواد مختلفی از قبیل فلزات، فرامواد، پلاسما، ابررسانا، بلور مایع و گرافن که ضریب شکست و یا تراوایی مغناطیسی آنها از طریق عوامل خارجی مانند میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی یا دما قابل کنترل است، برای کنترل و تنظیم پذیری پهنای گاف فوتونی بلورهای فوتونی بکار رفته است. اخیراً شبه فلزهای دیراک بدلیل پتانسیل گسترده آنها در کنترل انتشار نور، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. ساختار باند الکترونیکی این مواد، به عنوان نوعی مواد توپولوژی، دارای روابط پاشندگی مخروطی شکل در فضای ممانتوم سه بعدی است که مشابه ساختار گرافن است. بنابر این، می توان شبه فلز دیراک را بعنوان گرافن سه بعدی در نظر گرفت. این مواد در فرکانس های پایین تر از انرژی فرمی رفتار فلزی نشان می دهند، در حالیکه در فرکانسهای بالاتر از آن پاسخ دی الکتریک را نشان می دهند. تابع دی الکتریک شبه فلز دیراک به صورت تابعی از فرکانس، دما، تابع توزیع فرمی، انرژی فرمی و ضریب تبهگنی است. تابع دی الکتریک آن می تواند از طریق تغییر انرژی فرمی بوسیله اعمال ولتاژ گیت خارجی بطور دینامیکی کنترل شود. در این پایان ¬نامه یک بلور فوتونی یک بعدی را در نظر گرفته ایم که از مواد دی الکتریک و شبه فلز دیراک ساخته شده است. با استفاده از مدل کرونیگ-پنی ساختار باند فوتونی آن را محاسبه کرده و تغییرات پهنای گافهای فوتونی آن را بصورت تابعی از پارامترهای فیزیکی مواد تشکیل دهنده و انرژی فرمی شبه فلز دیراک مورد مطالعه قرار داده ایم. همچنین اثر زاویه فرودی نور بر روی خواص گافهای فوتونی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج محاسبات نشان می دهد که پهنای گافهای فوتونی به شدت وابسته به انرژی فرمی است ولی وابستگی آنها به زاویه فرودی ضعیف است.

Text of Note

Photonic crystals are alternating structures of different dielectric materials. The most important feature of these structures is their photon band gap, so the propagation of electromagnetic waves is prohibited in this area. Various materials such as metals, metamaterials, plasma, superconductors, liquid crystals and graphene, whose refractive index or magnetic permeability can be controlled through external factors such as electric field, magnetic field or temperature, are utilized to control and adjust the photonic gap width of photonic crystals. Recently, Dirac semimetals (DSs) have attracted much attention due to their vast potential in controlling light propagation. The electronic band structure of these materials, as a type of topological materials, has cone-shaped dispersion relation in the three-dimensional momentum space, which is similar to the structure of graphene. Therefore, Dirac semimetals can be considered as 3D graphene. These materials show metallic behavior at frequencies lower than the Fermi energy, while at higher frequencies they show dielectric response. The dielectric function of DS is a function of frequency, temperature, Fermi distribution function, Fermi energy and degenery coefficient. Its dielectric function can be dynamically controlled by changing the Fermi energy through appling the external gate voltage. In this thesis, we consider a one-dimensional photonic crystal, which is made of dielectric and Dirac semimetal materials. Using the Kronig-Penny model, we have calculated the photonic band structure and studied variation of photonic band gap width as a function of the physical parameters of the constituent materials and the Fermi energy of the Dirac semimetal. Also, the effect of the light incident angle on the properties of photonic band gaps has been studied. The calculation results show that the width of the photonic band gaps strongly depends on the Fermi energy, but their dependency on the incidence angle is weak.

Variant Title

: Study of the photonic band structure of one-dimensional photonic crystals containing Dirac semimetal

Entry Element

‏طالبی کلجاهی،

Part of Name Other than Entry Element

آرمین ‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏رضائی،

Entry Element

ذاکر حمیدی،

Part of Name Other than Entry Element

‏بهروز

Part of Name Other than Entry Element

‏محمد صادق

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏تبریز