عنوان	اثرات مگنتواپتیکی در بلورهای فوتونی یک بعدی حاوی لایه های گرافن و دی اکسید وانادیوم
نوع پژوهش	پایان نامه و رساله دکتری
کلیدواژه‌ها	مگنتواپتیک، گرافن، دی اکسید وانادیوم، تغییرفاز، بلورفوتونی، سوئیچ زنی.
چکیده	گرافن، یک ماده دو بعدی با ضخامت یک اتم کربن، در حضور میدان مغناطیسی خارجی، خواص مگنتواپتیکی به ویژه در محدوده فرکانس تراهرتز را نشان می دهد. پاسخ مگنتواپتیکی این ماده، امکان استفاده از آن در دستگاه های مگنتواپتیکی از جمله ایزولاتورها، حسگرها و مبدل های قطبش که نیاز به چرخش های بزرگ فارادی و کر دارند را فراهم می کند. از سوی دیگر، دی اکسید وانادیوم یک ماده غیرمغناطیسی چند فازی است که در دماهای زیر K 340 به عنوان یک دی-الکتریک و در دماهای بالاتر به عنوان یک فلز رفتار می کند. در این پایان نامه، با توجه به خواص مگنتواپتیکی گرافن و طبیعت چند فازی دی اکسید وانادیوم، چرخش های فارادی و کر ساختارهای لایه ای حاوی این دو ماده در محدوده تراهرتز مورد بررسی قرار می گیرند. برای محاسبه خواص مگنتواپتیکی ساختارهای لایه ای شامل گرافن، از روش ماتریس انتقال 4 در 4 استفاده شده است. ساختار اول شامل دو بازتابنده براگ با یک لایه نقص Graphene/Si است و اثر حضور یک لایه دی اکسید وانادیوم در دماهای K 300 و K 400 بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که یک حالت نقص در محدوده THz 13-10 ظاهر می شود و شدت طیف انتقال و شدت حالت بازتاب در دماهای K 300 و K 400 تحت تأثیر حضور لایه دی اکسید وانادیوم قرار می گیرد. علاوه بر این، پاسخ مگنتواپتیکی حالت نقص در هر دو دما بهبود یافته و برای طیف های بازتاب و تراگسیل نشان داده می شود. اثرات پارامترهایی مانند میدان مغناطیسی خارجی، چگالی حامل و تحرک الکترون در گرافن، و همچنین تأثیر زاویه تابش فرودی و ضخامت لایه نقص بر شدت طیف تراگسیل و بازتاب و چرخش های فارادی و کر مربوطه در دماهای K 300 و K 400 بررسی شده است. ساختار دوم شامل دو بازتابنده براگ با یک لایه نقص MgO/Graphene است که برای سوئیچینگ از چرخش فارادی با شدت تراگسیل قابل قبول و بازتاب کم به چرخش کر با شدت بازتاب مناسب و تراگسیل صفر با تغییرات دما معرفی شده است. مشاهده می شود که یک حالت نقص در محدوده فرکانس THz 3-2 ایجاد می شود. ساختار در دمای K 300 شدت انتقال 60/0 و چرخش فارادی 27/15 درجه را نشان می دهد که با افزایش دما به K 350 به حالت بازتاب با شدت 40/0 و چرخش کر 13/44 درجه در همان فرکانس تغییر می کند. تغییرات میدان مغناطیسی خارجی نشان می دهد که سوئیچینگ با افزایش میدان مغناطیسی پایدار باقی می ماند. علاوه بر این، مقدار چرخش فارادی و کر می تواند به طور فعال با تغییرات میدان مغناطیسی کنترل شود. تأثیر زاویه تابش فرودی بر سوئیچینگ نیز بررسی شده است. نتایج نشان داد که سوئیچینگ با تغییرات دما در زوایای نزدیک به برخورد عمودی ممکن است و برای زوایای بزرگتر، فرکانس حالت های چرخش فارادی و کر کمی جابجا شده و در همان فرکانس اتفاق نمی افتد. در نهایت، نشان داده شد که سوئیچینگ برای هر ضخامت لایه نقص (MgO) رخ می دهد.
پژوهشگران	رضا عبدی قلعه (استاد راهنما)، بیتا رومی (استاد مشاور)، معصومه عباسی (دانشجو)