Tungsten disülfit ile desteklenen altın nanoanten dizilerinin faz değişim analizleri
Phase change analyzes of gold nanoantenna arrays supported by tungsten disulfide
Yazar: DUYGU GÜMÜŞCÜ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EKİN ASLAN
Kayseri Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Fazlar = Phases ; Metamalzemeler = Metamaterials ; Tungsten = Tungsten ; Yüzey plazmonları = Surface plasmons

Özet:
En genel tanımıyla doğada var olmayan malzemelere metamalzeme adı verilir. Yapay dizilimlere sahip kompozitler olan bu malzemeler olağanüstü optik özellikler sergiler. Yapı taşları olan dielektrik veya metal motifler gelen elektromanyetik alanlara karşı rezonans gösterebilir. Metayüzeyler ise metamalzemelerin iki boyutlu sürümleridir. İletim veya yansımada ışığın fazını, genliğini ve polarizasyonunu yerel olarak değiştirebilirler. Ayrıca ışığın dalga cephesini düzlemsel elemanlarla tam olarak kontrol edebilirler. Bu bağlamda da "düz optik" olarak adlandırılan "düzlemsel fotonik"i gerçekleştirme konusunda oldukça başarılıdırlar.
Bu çalışmada tungsten disülfit ile desteklenmiş plazmonik nanosaçıcılarla, tam periyot aralığında faz gradyanı oluşturarak kendine özgü özelliklere sahip farklı metayüzeyler tasarlanmıştır. Tez çalışması kapsamındaki nanosaçıcıların tasarımı için zaman domeninde sonlu farklar yöntemi kullanılarak nümerik analizler yapılmıştır. Öncelikle simülasyonlarda temel nanoanten olarak belirlenen altın nanosaçıcıların optik spektrumdaki rezonant davranışları incelenmiştir. Temel nanoanten yapısının farklı rotasyon ve geometrik parametrelerdeki türevi olan nanoantenlerin, ele alınan rezonant dalga boyundaki faz gradyanı oluşturma yetisi analiz edilmiştir. Son olarak da tungsten disülfit ile farklı versiyonlarda kaplanmış nanoantenlerin bu faz gradyanı yetilerine etkisi araştırılmıştır. Gelecekteki çalışmalarımızda, görünür spektral aralıklarda büyük iletim genliklerine sahip olan tungsten disülfit katmanlar ile hem uygun faz değişimi çözünürlüğü hem de uygun rezonant genlik sağlanması beklenmektedir. 
Anahtar Kelimeler: Nanosaçıcı; faz gradyanı; metayüzey; plazmonikler

Abstract:
In its most general definition, materials that do not exist in nature are called metamaterials. These materials, which are composites with artificial arrays, exhibit extraordinary optical properties. Dielectric or metal motifs, which are the building blocks, can resonate against incoming electromagnetic fields. Metasurfaces are two-dimensional versions of metamaterials. They can locally change the phase, amplitude, and polarization of light in transmission or reflection. They can also precisely control the wavefront of light with planar elements. In this context, they are quite successful in realizing "planar photonics", which is called "flat optics".
In this study, different metasurfaces with unique properties were designed with plasmonic nanoscatterers supported by tungsten disulfide created a phase gradient in the full period range. For the design of the nanoscatterers in this thesis, numerical analyzes were performed using the finite difference method in the time domain. First of all, the resonant behavior of the gold nanoscatterers, which were determined as the basic nanoantenna in the simulations, was investigated in the optical spectrum. The phase gradient formation of the nanoantennas, which are the derivatives of the basic nanoantenna structure in different rotation and geometric parameters, at the considered resonant wavelength was analyzed. Finally, the effect of nanoantennas coated with tungsten disulfide in different versions on this phase gradient was investigated. In our future studies, it is expected to provide both appropriate phase change resolution and appropriate resonant amplitude with tungsten disulfide layers, which have large transmittance values in the visible spectral ranges.
Key Words: Nanoscatterer; phase gradient; metasurface; plasmonics