Multibant spektroskopi uygulamaları için plazmonik mükemmel soğurucular
Plasmonic perfect absorbers for multi̇band spectroscopy applications
Yazar: AYTAÇ ONUR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKMEN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Soğurucular, çalışma frekansında üzerlerine gelen elektromanyetik radyasyonu soğuran sistemlerdir. Soğurucular fonksiyonel olarak rezonant ve geniş bant soğurucular olarak sınıflandırılırlar. Rezonant soğurucular spesifik bir rezonans frekansında soğurma yaparken geniş bant soğurucular geniş bir frekans bandında soğurma yaparlar. Plazmonik tabanlı mükemmel soğurucular ise rezonans frekanslarında gelen elektromanyetik radyasyonun tamamına yakın bir bölümünü soğuran plazmonik tabanlı nanoanten dizileridir. Bu yapılar rezonans frekanslarında oluşan yüksek yakın alan dağılımları yoluyla ışık-madde etkileşimini artırdıkları için spektroskopi, fotovoltaik piller ve biyosensörler gibi farklı uygulamalarda kullanılabilmektedirler. Bu tez çalışmasında literatürde yer alan örneklerinden farklı geometrilere sahip mükemmel soğurucular tasarlanarak nümerik olarak incelenmiştir.
Bu tez çalışması giriş bölümüyle birlikte toplam beş bölümden oluşmaktadır. Giriş bölümünde, çalışmaya yönelik temel tanımlamalara yer verilmiştir. Birinci bölümde, açıklık ve parçacık tabanlı plazmonik 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 detaylı bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde teze özgü olarak tasarlanan on iki farklı mükemmel soğurucunun çift bant ve çoklu bant rezonans sonuçları nümerik olarak incelenmiştir. Dördüncü bölümde ise tartışma, sonuç ve önerilere yer verilmiştir.

Abstract:
Absorbers are the systems that absorb the electromagnetic radiation coming on the working frequency. The absorbers are functionally classified as resonant and broad band absorbers. While resonant absorbers absorb in a specific resonance frequency, broadband absorbers absorb in a broad frequency band. Plasmonic based perfect absorbers are plasmonic nanoantenna arrays which absorb almost all radiation coming from the resonance frequencies. These structures can be used in different applications such as spectroscopy, photovoltaic batteries and biosensors because they increase light-matter interaction through high near field distributions in resonance frequencies. In this thesis study, perfect absorbers having different geometries than the examples in the literature was designed and numerically examined.
Thesis study consists of total five chapters with the introductory chapter. In the introductory chapter, basic descriptions related to the study have been given. In the first chapter, aperture and particle based plasmonic perfect absorbers have been introduced. In the second chapter, detailed information about Lumerical FDTD Solutions program, based on finite difference time domain (FDTD), used in the analysis of the perfect absorbers have been given. In the third chapter the results of twelve different perfect absorbers structures which are designed as unique for the thesis that have dual-band and multi-band resonance values, have been examined numerically. In the fourth chapter, conclusions and recommendations have been presented.