عنوان پایان‌نامه
بررسی تشدید پلاسمون سطحی توری های خود سامانده در لایه های نازک AGEL آلاییده به نانو ذرات نقره وکابردهای آن
- رشته تحصیلی
- فیزیک-اتمی‌ملکولی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5196
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- سمیه کاشانی
- استاد راهنما
- ارشمید نهال, یاسر عبدی
- چکیده
- در این پایان‌نامه به بررسی و مطالعه تشدید پلاسمون سطحی در توری‌های خودسامانده در لایه‌های نازک AgCl آلاییده به نانوذرات نقره و هم‌چنین مطالعه و بررسی امکان کاربرد آن به عنوان ابزاری برای تشخیص قطبش نور فرودی با اندازه گیری رسانش الکتریکی پرداخته‌ایم. پلاسمون سطحی واحد نوسانات همدوس و جمعی الکترون‌های رسانش در فصل مشترک یک فلز و دی‌الکتریک بر اثر تابش یک موج الکترومغناطیسی است. این مرز می‌تواند سطح یک نانوذره فلزی که در محیط دی‌الکتریک قرار گرفته باشد. در فرکانس تشدید پلاسمون سطحی، میزان جذب نور توسط نانوذره بیشینه می‌شود. در این پژوهش بستگی این فرکانس به عوامل مختلفی از جمله اندازه و شکل نانوذره، جنس محیط و برهم‌کنش میان نانوذرات فلزی با یکدیگر و با بستر دی‌الکتریک را بررسی کردیم . رسانش الکتریکی در آرایه‌ای از نانوذرات که در یک محیط دی‌الکتریک قرار دارند، در اثر تونل‌زنی الکترون‌ها از یک نانوساختار به نانوساختار دیگر رخ می‌دهد. در این پایان‌نامه نشان داده‌ایم که احتمال تونل‌زنی الکترون‌ها بین دو نانوساختار با تحریک پلاسمون سطحی به دلیل افزایش میدان الکتریکی بین نانوذرات، زیاد می‌شود. ساختارهای دورهای خودزا یا همان توری‌های خودسامانده، توری‌هایی متشکل از نانوذرات نقره هستند که بر روی یک لایه نازک حساس به نور مانند AgCl تشکیل می‌شوند. هنگام تابش یک باریکه لیزر به لایه‌نازک AgCl آلاییده به نانوذرات نقره، مدهای موجبری لایه AgCl تحریک شده و این مدها با نور فرودی تداخل می‌دهند. نانوذرات نقره برای کمینه شدن انرژی‌شان به فریزهای تاریک طرح تداخلی رفته و تشکیل یک توری می‌دهند. به دلیل وجود فرآیند پس‌خور مثبت این ساختارها، توری‌های خودسامانده نامیده می‌شوند. در این پایان‌نامه به روش شبیه‌سازی و هم‌چنین اندازه‌گیری نشان دادیم که فرکانس و میزان جذب نور، هنگامی که قطبش نور فرودی موازی با جهت توری باشد، نسبت به زمانی که قطبش نور عمود بر راستای توری باشد بیشتر است. سپس با محاسبه میدان الکتریکی تقویت شده بر اثر تشدید پلاسمون سطحی در توری‌ها، مقادیر رسانش الکتریکی را در برای دو قطبش مختلف نور بررسی کرده‌ایم. به عنوان اهداف پیشرو سعی کردیم علاوه بر ساخت این توری‌ها با کمک تکنیک‌های موجود به اندازه‌گیری جریان الکتریکی بپردازیم. کلمات کلیدی :لایه‌های نازک حساس به نور، ساختارهای دورهای خودزا، نانوذرات نقره، موجبرهای صفحه‌ای، تشدید پلاسمون سطحی، رسانش الکتریکی، نظریه پرکولاسیون
- Abstract
- In this thesis the surface plasmon resonance of self-organized gratings in silver-nanoparticles doped AgCl thin films is studied. Also, the possibility of its application as a device to determine polarization of light by means of electrical conduction is investigated. Surface plasmon resonance (SPR) is the collective oscillation of electrons in a metal-dielectric interface, stimulated by incident light. The resonance condition is established when the frequency of photons matches the natural frequency of surface electrons oscillating against the restoring force of positive nuclei. SPR in metal nanoparticles depends on nature of nanoparitles, the dielectric medium and geometry of systems. Electrical conduction between nanoparticles embedded in a dielectric medium is described by electron tunneling effect. We have shown that the probability of electron tunneling between two nanostructures increases with surface plasmon are excitation in nanoparticles, because of electric field between nanoparticles enhancement . Self-organized grating is a two dimensional structure made of silver nanopraticles array on a AgCl thin film. Incident of a laser beam on a AgCl thin film excites the waveguide modes in the AgCl thin film. Due to the interference of excited $TE_{n}$ modes and incident beam, silver nanoparticles move to the minimum of interference pattern in order to minimize their energy. Because of positive feedback mechanism in the formation of these gratings,they are called spontaneous gratings or self-organized gratings. In this thesis using simulation methods and also doing experimental measurements, we have shown that resonance frequency and optical absorption of samples varies when the direction of polarization of incident light would be parallel or perpendicular to the grating direction. We have investigated the influence of variation of the linear polarized probe beam in the cases of parallel and perpendicular direction of the probe beam related to the gratings line. The electric current in Keywords: Thin light-sensitive films, Spontaneous periodic structure, Silver nanoparticles, Planar waveguides, Surface plasmon resonance, Electric conduction, Percolation theory
