خلاصه خبر: ادوات پلاسمونی مبتنی بر امواج آکوستیکی سطحی (SAW)

• عنوان: ادوات پلاسمونی مبتنی بر امواج آکوستیکی سطحی (SAW)
• ارائه‌کننده: محمدمهدی مهرنگار
• استاد راهنما اول: دکتر محمدکاظم مروج فرشی
• استاد راهنما دوم: دکتر سارا درباری
• استاد ناظر داخلی اول: دکتر وحید احمدی
• استاد ناظر داخلی دوم: دکتر داود فتحی
• استاد ناظر خارجی اول: دکتر سید شمس الدین مهاجرزاده (دانشگاه: دانشگاه تهران)
• استاد ناظر خارجی دوم: دکتر لیلا یوسفی (دانشگاه: دانشگاه تهران)
• نماینده تحصیلات تکمیلی: TEXT
• مکان: سالن 351
• تاریخ: 98/08/01
• ساعت: 13:00

چکیده: در این رساله تلاش کرده‌ایم تا با استفاده از امواج آکوستیکی سطحی به تولید گریتینگ‌های پویا برای تحریک پلاسمون‌های سطحی در مرز مشترک گرافن و دی‌الکتریک بپردازیم. امواج آکوستیکی سطحی در صورت فراهم شدن شرایط تحریک، امکان انتشار روی سطح زیرلایه پیزوالکتریک را دارند و در حین انتشار قادر به تغییر شکل سطح زیرلایه و ایجاد پستی و بلندی روی آن هستند. هدف ما استفاده از این پستی و بلندی‌های ایجاد شده به عنوان گریتینگ برای تحریک پلاسمون‌های سطحی گرافن است. پلاسمون‌های سطحی در حالت عادی به صورت مستقیم توسط نور قابل تحریک نیستند و برای کوپل شدن با نور تابیده شده نیاز به روش‌ها و ساختارهایی برای جبران اختلاف ممنتوم وجود دارد که یکی از این روش‌ها استفاده از گریتینگ متناوب است. به همین منظور ما با استفاده از روش المان متناهی به شبیه‌سازی تولید و انتشار امواج آکوستیکی سطحی در سطح بستر LiNbO3 با جهت کریستالی 128° YX پرداختیم. سپس از گریتینگ ایجاد شده در شبیه‌سازی‌های پلاسمونی استفاده کرده و به تحریک پلاسمون‌های سطحی در گرافن با تابش نور با قطبش TM در گستره 7 تا 15 میکرومتر پرداختیم و اثر پارامترهای مختلف الکتریکی و آکوستیکی را روی تحریک پلاسمون‌های سطحی بررسی کردیم. به این ترتیب امکان تنظیم پذیری پویای گریتینگ به دست آمده و به سادگی و تنها با تغییر دامنه سیگنال الکتریکی اعمال شده به الکترودها می‌توان ارتفاع گریتینگ را تغییر داد یا با قطع سیگنال الکتریکی به طور کامل گریتینگ را از بین برد. علاوه بر آن می‌توان با استفاده از ساختارهای مختلف الکترودها و زمان‌بندی مناسب سیگنال‌های الکتریکی، به گریتینگ‌های متنوع و با ساختارهای پیچیده همچون گریتینگ‌های چند قسمتی دست پیدا کرد که امکان تحریک چندین مد پلاسمونی را به صورت همزمان به ارمغان می‌آورند. در نهایت نیز با توجه به قابلیت‌هایی که افزاره آکوستو-پلاسمونی در اختیار ما قرار می‌دهند به بررسی کاربرد حسگری این افزاره پرداختیم و نشان دادیم که با استفاده از حسگر آکوستو-پلاسمونی و استفاده از گریتینگ‌های چند قسمتی می‌توان اندازه‌گیری‌های با دقت بالا انجام داد و یکی از مشکل‌های اساسی حسگرهای پلاسمونی ضریب شکست که حساسیت به تغییرات ضریب شکست محیط به دلیل اثرات محیطی و وجود مواد مختلف ناشناخته و ناخواسته دیگر غیر از ماده هدف است را از بین برده و نتایج دقیق و بدون ابهام به دست آورد. با روش‌هایی که در این پژوهش ارائه شده است توانستیم به حداکثر حساسیت 2400 nm/RIU به تغییرات ماده هدف برسیم و همچنین حساسیت به اثرات محیطی را در شرایطی به صفر برسانیم.
کلمات کلیدی: امواج آکوستیکی سطحی، پلاسمون‌های سطحی، گرافن، حسگر، آکوستو-پلاسمونی، SAW، پلاسمونیک