عنوان

مهندسی حالت های سطحی در بلور فوتونی یک بعدی در حضور لایه پوششی شبه فلز دیراک

شماره

پ۲۴۳۷۷

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

مهندسی حالت های سطحی در بلور فوتونی یک بعدی در حضور لایه پوششی شبه فلز دیراک

نام نخستين پديدآور

پریسا فرهادی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

فیزیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۳۹۹

نام خاص و کميت اثر

۹۵ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

فوتونیک

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۹/۱۱/۲۸

متن يادداشت

بلورهای فوتونی ساختار تناوبی از دی الکتریک ها هستند که این تناوب منجر به ایجاد باند ممنوعه یا گاف نواری فوتونی در ساختار باند فوتونی آنها می شود، بطوریکه امواج الکترومغناطیس در این ناحیه قادر به عبور از بلور فوتونی نخواهند بود. در بلورهای فوتونی برای کارایی بیشتر می توان بلور فوتونی ایده آل را قطع کرد که منجر به ایجاد مدهای مجاز جایگزیده در فصل مشترک بین دو محیط می شود، به این مدها حالت های سطحی می گویند. حالت های سطحی در زمینه های مختلفی از قبیل حسگرها از جمله حسگرهای زیستی، فیلتر کننده ها، موجبرها و ... مورد استفاده قرار می گیرند و تحول عظیمی در فناوری ساخت دستگاه های اپتیکی و الکترونیکی ایجاد کرده است. اخیراً موادی از قبیل گرافن، بلور مایع، کایرال، فرامواد، پلاسما و ... به عنوان لایه پوششی برای کنترل حالت های سطحی مورد استفاده قرار گرفته است. در شبه فلز دیراک نوارهای رسانش و ظرفیت در یک یا چند نقطه (معروف به نقاط دیراک) با یکدیگر در تماس هستند و الکترون های واقع در نزدیکی این نقاط دارای پاشندگی خطی در فضای ممنتوم هستند و تشکیل ساختار مخروطی سه بعدی می دهند. بنابراین 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 از خود نشان می دهند، در حالیکه در فرکانس های بالاتر از آن شبیه دی الکتریک عمل می کنند. تابع دی الکتریک شبه فلز دیراک به صورت تابعی از فرکانس، دما و انرژی فرمی است که می توان آن را از طریق تغییر انرژی فرمی بوسیله اعمال ولتاژ گیت بطور دینامیکی کنترل نمود. الکترون های شبه فلز دیراک در مقایسه با گرافن، در محدوده دمایی پایین تر از 5 درجه کلوین دارای تحرک بسیار بالا می باشند و همچنین این مواد از نظر ساخت پیچیدگی های مربوط به تهیه لایه تک اتمی گرافن را ندارند. این ویژگی های جالب شبه فلز دیراک باعث شده تا محققین علاقه زیادی به استفاده از این مواد در ابزارهای اپتو-الکترونیکی نشان دهند. در این پایان شبه فلز دیراک به عنوان لایه پوششی در فصل مشترک بلور فوتونی و محیط همگن هوا مورد استفاده قرار گرفته و حالت های سطحی برای هر دو قطبش الکتریکی (TE) و مغناطیسی (TM) در محدوده فرکانسی 15-0 تراهرتز با استفاده از روش ماتریس انتقال تحت نرم افزار متلب مورد مطالعه قرار گرفته است. تنظیم پذیری حالت های سطحی بر حسب انرژی فرمی لایه پوششی مطالعه شده است. همچنین تاثیر ضخامت لایه پوششی و چینش لایه های بلور فوتونی بر روی پاشندگی حالت های سطحی مورد مطالعه قرار گرفته است.

متن يادداشت

Photonic crystals are periodic structures of dielectrics materials, which leads to the formation of a forbidden band or photonic band gap, in their photonic band structure. Therefore, the electromagnetic waves will not be able to pass through the photonic crystal in this area. For more efficiency, the ideal photonic crystal can be truncated which leads to the creation of localized modes at the interface between the two media, and these modes are called surface states. Surface states are used in various fields such as sensors, including biosensors, filters, waveguides, etc. and there has been a great transformation in the manufacturing technology of optoelectronic devices. Recently, materials such as graphene, liquid crystal, chiral, metamaterials, plasma, etc. have been used as a cap layer to control the surface states. In Dirac semimetal the conduction and valence bands are in contact with each other at one or more points (known as Dirac points), and the electrons near these points have linear dispersion in the momentum space, forming a three-dimensional conical structure. Therefore, Dirac semimetal can be considered as three-dimensional graphene. These materials behave like metals at frequencies below the Fermi energy, while at higher frequencies they act like dielectrics. The dielectric function of Dirac semimetal depends frequency, temperature and Fermi energy, which can be dynamically controlled by changing the Fermi energy through applying a gate voltage. Dirac semimetal electrons, compared to graphene one, have a very high mobility at temperature range below 5K, and also these materials do not have the complexities of manufacturing a single atomic layer of graphene. The researchers are very interested in using Dirac semimetals in optoelectronic devices because of their interesting properties. In this thesis, Dirac semimetal is used as a cap layer at the interface of photonic crystal and homogeneous air medium and the surface states have been studied for both electrical (TE) and magnetic (TM) polarizations in the frequency range of 0-15 terahertz using The transfer matrix method under MATLAB software.

عنوان گونه گون

Engineering of surface states in one-dimensional photonic crystal in the presence of Dirac semimetal cap layer

عنصر شناسه اي

فرهادی

ساير عناصر نام

‏ پریسا

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏رضائی

عنصر شناسه اي

‏سلطانی والا

ساير عناصر نام

‏ بهروز

ساير عناصر نام

‏ علی

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏ تبریز