Biyosensör uygulamalarında kullanılabilecek plazmonik tabanlı mükemmel soğurucuların tasarımı
Design of plasmonic based perfect absorbers for biosensing applications
Yazar: SEMİH KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKMEN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Plazmonik nanoanten dizileri, nano boyutlarda metal parçacıklar içeren ve ışığı oda sıcaklığında hapsedebilme ve yönlendirebilme özelliğine sahip olan nanoaygıtlardır. Plazmonik tabanlı mükemmel soğurucular ise, genellikle metal-dielektrik-metal katmanları şeklinde tasarlanan ve rezonans frekanslarında gelen radyasyonun büyük bir bölümünü soğuran plazmonik nanoanten dizileridir. Bu yapılar, klasik plazmonik nanoanten dizilerine göre daha yüksek yakın alan dağılımlarına sahiptirler ve 
ışık-madde etkileşimini artırdıkları için biyosensör uygulamalarında da kullanılabilmektedirler. 
Tezin giriş bölümünde, tez çalışmasına yönelik temel tanımlara yer verilmiştir. Birinci bölümde, açıklık ve parçacık tabanlı plazmonik nanoanten dizileri ve mükemmel soğurucular tanıtılmıştır. İkinci bölümde, tez çalışmasında mükemmel soğurucuların analizinde kullanılan zaman domeninde sonlu farklar (Finite Difference Time Domain; FDTD) metoduna dayalı simülasyon programı Lumerical FDTD Solutions hakkında bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde nanoüretim yöntemleri ve görüntüleme tekniklerinden bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde, ilk olarak literatürde yapılmış çalışmaların sonuçları, daha sonra da teze özgü olarak tasarlanan altı farklı mükemmel soğurucuların sonuçları verilmiştir. Çift bant rezonans değerine sahip ilk yapının hem teorik hem de deneysel sonuçları elde edilmiştir. Deneysel olarak yapının üretilmesi, 113E277 nolu Tübitak projesi kapsamında Boston Üniversitesi bünyesindeki Optoelektronik Üretim Laboratuvarında Dr. Sabri Kaya tarafından yapılmıştır. Tek bant rezonans değerine sahip diğer beş yapı ise teorik olarak incelenmiştir. Beşinci bölümde ise tartışma, sonuç ve öneriler yer almaktadır.

Abstract:
Plasmonic nanoantenna arrays which consist of metal nanoparticles, have the capabilities as manipulating and trapping the light at nanoscale dimensions at the room temperature. Plasmonic perfect absorbers which are plasmonic nanoantenna arrays, are usually designed as metal-dielectric-metal layers. Plasmonic perfect absorbers absorb most of the incident radiation at their resonance frequencies. These structures have high near-field distributions as regards conventional plasmonic nanaoantenna arrays and are utilized in the biosensing applications due to increasing light-matter interactions.
Basic descriptions for thesis have been given in the introduction chapter. In the first chapter, aperture and partical based plasmonic nanoantenna arrays and perfect absorbers have been introduced. In the second chapter, the properties of Lumerical FDTD Solutions based on FDTD (Finite Difference Time Domain; FDTD) have been given. In the third chapter, nanofabrication and imaging techniques have been mentioned. In the fourth chapter, firstly, results of the perfect absorber studies in the literature have been given. Then, the results of six different perfect absorber structures designed in this thesis have been given. First of them which has dual-band resonance, has been investigated both numerically and experimentally. The fabrication of the structure has been done by Dr. Sabri Kaya as part of 113E277 numbered Tubitak project at the Optoelectronics Process Laboratory in Boston University. The other five structures which have single-band resonance, have been examined numerically. In the fifth chapter, conclusions and recommendations have been presented.