عنوان

طراحی موجبرهای پلاسمونی برای کاربردهای حسگری

کد کشور

IR

شماره

۳۸۸۸پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

کشور محل نشر

IR

عنوان اصلي

طراحی موجبرهای پلاسمونی برای کاربردهای حسگری

نام عام مواد

[پایان‌نامه]

عنوان اصلي به زبان ديگر

Design of Plasmonic Waveguides for Sensing Applications

نام نخستين پديدآور

/فرناز جبارزاده

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مهندسی برق

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ۱۳۹۸

نام خاص و کميت اثر

۱۲۰ص.

ساير جزييات

:

متن يادداشت

زبان: فارسی

متن يادداشت

زبان چکیده: فارسی

متن يادداشت

چاپی

متن يادداشت

مصور، جدول، نمودار

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی برق- الکترونیک

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۸/۰۶/۰۱

کسي که مدرک را اعطا کرده

صنعتی سهند

متن يادداشت

امواج پلاسمون پلاریتون سطحی نوعی از امواج سطحی هستند که در امتداد فصل مشترک بین یک هادی و یک عایق منتشر می‌شوند .این امواج الکترومغناطیسی با الکترون‌های آزاد سطح هادی برهمکنش کرده و در سطح هادی نیز به دام می‌افتند .حبس شدید موج پلاسمون پلاریتون سطحی در سطح مشترک هادی و عایق باعث تشدید میدان الکترومغناطیسی در سطح می‌شود، بنابراین پلاسمون‌های سطحی به تغییرات چگالی مولکولی یا تغییرات ثابت دی‌الکتریک در سطح ساختارهای پلاسمونی خیلی حساس هستند .از این رو، این امواج کاربردهای فراوانی در حسگرها برای بررسی مواد جذب شده بر روی سطح، اندازه‌گیری ناهمواری‌های سطوح و پدیده‌های مشابه دارند .امروزه حسگرهای شیمیایی و زیستی متعددی با استفاده از تکنولوژی پلاسمونیک ساخته شده‌اند .اما در کنار این مزیت-ها مشکل عمده این امواج، میرایی شدید آنها در امتداد انتشار است .در سال‌های اخیر، تلاش‌های زیادی برای کاهش این تلفات با معرفی اشکال گوناگونی از موجبرهای پلاسمونی و یا جبران این تلفات با استفاده از محیطهای فعال انجام شده‌اند .هدف این رساله، طراحی حسگرهای زیستی بر پایه موجبر پلاسمونی برای بهبود طول انتشار مودهای پلاسمون پلاریتون سطحی، حساسیت و حد تشخیص این نوع حسگرها است .بدین منظور، از گرافن به سبب ویژگی‌های منحصر به فرد آن برای هدایت پلاسمون پلاریتون‌های سطحی استفاده شده است .از آنجایی که ضریب گذردهی الکتریکی و ضریب شکست گرافن از طریق هدایت دوبعدی گرافن( فرمول کوبو) استخراج می‌شوند، بنابراین محاسبه دقیق هدایت دوبعدی گرافن بسیار حائز اهمیت است .به دلیل استفاده از گرافن در ساختارهای طراحی شده، در ابتدا به مطالعه کامل مشخصات گرافن و سپس تحلیل مقایسه‌ای فرمول‌های کوبو به منظور انتخاب دقیق‌ترین فرمول هدایت دوبعدی گرافن پرداخته شده است .در ادامه، این حسگرها بر اساس ساختارهای متنوع موجبری طراحی شده و کارآیی و حساسیت آنها با تغییر پارامترهای مختلف افزاره سنجیده شده‌اند .شبیه‌سازی‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای کامسول، سی اس تی و محیط برنامه‌نویسی نرم‌افزار متلب انجام شده‌اند .در هر مورد طراحی و شبیه‌سازی، پس از انتخاب ساختار مناسب، انجام محاسبات و انتخاب مود انتشاری مناسب از طریق تحلیل مودی و بررسی منحنی پاشندگی و مشاهده پروفایل مودی در ساختار، ضریب شکست مؤثر ساختار، طول انتشار مودی و شدت میدان در ناحیه حسگری محاسبه شده‌اند .سپس در شرایط بهینه، حداکثر حساسیت و حداقل حد تشخیص حسگر زیستی تعیین شده‌اند.

متن يادداشت

Surface plasmon polariton waves are a kind of surface waves that propagate along conductor-dielectric interface. Since these electromagnetic waves interact with the free electrons of the conductor surface, they are also trapped at the conductor's surface. Extreme confinement of surface plasmon polariton waves in the conductor-dielectric interface increases the intensity of electromagnetic field at the surface. So, plasmonic waves are very sensitive to the variations in molecular density or dielectric constant at the surface of plasmonic structures. This feature results in their high sensitivity to the surface conditions. Hence, these waves can be used for sensing applications, to study the absorbed material on the surface, measure roughness of the surfaces and similar applications. Today, many chemical and biological sensors have been made using plasmonic technology. But along with these advantages, the main challenge of these waves is their propagation loss, which limits their applications. In recent years, many efforts have been made to reduce these losses by introducing various types of plasmonic waveguides or compensating these losses using active mediums. Therefore, the purpose of this thesis is to design a biosensor based on plasmonic waveguide to improve the propagation length of surface plasmon polariton modes, sensitivity and detection limit of these biosensors. The use of graphene has been enhanced due to its unique properties for guidance of surface plasmon polaritons in plasmonic devices. Since the permittivity and refractive index formulas of graphene are extracted from its two dimensional conductivity (Kubo formulation), the accurate calculation of graphenes two dimensional conductivity is very important. Due to the use of graphene in the designed structures, first the comprehensive study of the graphene properties and then the comparative analysis of the Kubo formulas in order to select the most accurate two dimensional conductivity formula of graphene are accomplished. In the following, these biosensors are designed based on various types of waveguide structures and their efficiency and sensitivity are measured for various parameters of the device. Simulations are carried out using the COMSOL and MATLAB softwares. In each case of design and simulation, after selecting the appropriate structure, performing calculations and select the appropriate guiding mode through the full-wave modal analysis, evaluation of the dispersion curve and observation of the electric and magnetic field profiles of the structure, the effective mode index, propagation length, effective mode area and power intensity in the sensing medium are calculated. Then, in optimal condition, the maximum sensitivity and minimum resolution of the sensor are determined.

خط فهرستنویسی و خط اصلی شناسه

ba

عنوان اصلي به زبان ديگر

Design of Plasmonic Waveguides for Sensing Applications

موضوع مستند نشده

حسگر ضریب شکست نوری

موضوع مستند نشده

موجبر پلاسمونی

موضوع مستند نشده

گرافن

موضوع مستند نشده

حساسیت

موضوع مستند نشده

تلفات انتشاری

اصطلاح موضوعی

Optical refractive index sensor, Plasmonic waveguide, Graphene, Sensitivity, Propagation loss.

اصطلاح موضوعی

حسگر ضریب شکست نوری، موجبر پلاسمونی، گرافن، حساسیت، تلفات انتشاری

مستند نام اشخاص تاييد نشده

جبارزاده، فرناز

مستند نام اشخاص تاييد نشده

حبیب‌زاده شریف، امیر، استاد راهنما

کشور

ایران

تاريخ عمليات

20230812

شماره بازیابی

برق ،۱۰۵۷۴ ،۱۳۹۸

نام ميزبان

ی‌رگسح‍ ی‌اهدربراک‍ ی‌ارب‍ ی‌نومسلاپ‍ ی‌اهربجوم‍ ی‌حارط.

شماره دسترسي

عادی

اطلاعات مختصر

عادی

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

38881.pdf

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

b10574.pdf

بيت در ثانيه

0

ارتباط براي تسهيلات دسترسي

ایمانی

نوع فرمت الکترونيکي

متن

اندازه فايل

0

شماره کنترل رکورد

پ۳۸۸۸

يادداشت عمومي

فارسی

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی

فرمت انتشار

p

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

پیشوند ISBD اعمال شده است

1

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y