للطالبة فرح حيدر عزيز واشراف الدكتور جواد عبد الكاظم حسن
وهدف البحث تركيز العمل على
تقنية تيراهيرتز (THz)، التي تعمل بين ترددات الميكروويف والأشعة تحت الحمراء في المنطقة النانومترية، لها استخدامات متنوعة في الاتصالات والتحليل الطيفي والتصوير والاستشعار. لقد أولى الباحثون والعلماء اهتمامًا وثيقًا بهذا القطاع سريع التطور. من أجل دراسة آثارها المحتملة على التطبيقات المختلفة، فإننا نركز على بناء ثلاثة هوائيات نانوية لمدى تردد تيراهرتز في هذه الدراسة.
في تصميمنا الأول، تم تصميم هوائي نانوي ذو شكل مستطيل وتغذية خطية. يحتوي تصميم هذا على عازل من السيليكون، ومستوى أرضي موصل بالكامل، ورقعة مشعة مستطيلة. من أجل تقييم أداء الهوائي النانوي في نظام تيراهرتز باستخدام هذه المواد، تم تصنيع الرقعة والمستوى الأرضي من مجموعة متنوعة من المواد الموصلة، بما في ذلك الذهب والنحاس والموصل الكهربائي المثالي (PEC). نحن نحاكي تأثير تغيير المستوى الأرضي والبنى النانوية التصحيحية والشكل والحجم والخصائص الأخرى للهوائي النانوي. يعمل الهوائي في ثلاثة نطاقات عند 571.85 و715.66 و905.05 هرتز للتطبيقات في الطيف المرئي. تتمتع مادة PEC بمكسب إيجابي عند استخدامها، على عكس المواد الموصلة الأخرى، والتي تظهر مكسبًا سلبيًا.
يعد الجرافين خيارًا ممتازًا للهوائيات النانوية البلازمونية نظرًا لتوصيله الكهربائي الاستثنائي، والذي يرتبط ببنية الكربون المكونة من طبقة ذرية واحدة. وهذا يتغلب على سلوك أشباه الموصلات التي تظهرها المواد الموصلة. ويتميز التصميم الثاني بهوائي صغير بنمط النانو البلازموني قائم على الجرافين مع موصلية يمكن تعديلها باستخدام إمكانات كيميائية مختلفة.
يتم دعم تكوين الهوائي على ركيزة من ثاني أكسيد السيليكون ويتضمن خط تغذية ورقعة جرافين مستطيلة. من خلال تحليل الموصلية باستخدام معادلات نموذج كوبو، تستكشف الدراسة موجات بولاريتون البلازمون السطحي (SPP) في الجرافين في نطاق تيراهيرتز. تُظهر الحسابات الرقمية المستندة إلى برامج CST أنه عند الإمكانات الكيميائية البالغة 1.2 فولت، تكون قيمة الانتثار (S11) أقل من -10 ديسيبل لنطاق التردد الذي يتراوح بين 242.26–1000 تيراهرتز. من خلال تغيير الإمكانات الكيميائية، يتردد صدى الهوائي المنشأ حديثًا بترددات مختلفة، مع أقصى ربح يبلغ حوالي 16.53 ديسيبل عند 1000 تيراهرتز.
أخيرًا، تم تصنيع الهوائي من الذهب وطباعته على السيليكون. وقد تم تصميمه على شكل هوائي الكسريات مسطح الحواف، مع وضع هيكل الدعم والتغذية داخل فجوة هوائي البوتاي. وقد تم استخدام نموذج درود لتحليل سلوك المعدن عند ترددات تيراهيرتز، وركزت التحقيقات على تحسين المعلمة مثل حجم الفجوة وخسارة العودةعند نطاقين من التردد (228 إلى 312 تيراهيرتز) و (636 إلى 819 تيراهيرتز) أقل من – 10 ديسيبل وفقا للنتائج التي تم التوصل إليها ان المواد الموصلة في الترددات العالية تسلك سلوك هذه المواد يشبه سلوك أشباه الموصلات، مما أدى إلى مكاسب سلبية باستثناء مادة توصيل الكهربائي المثالي فقد اضهرت مكاسب ايجابية،. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، من المتوقع أن يتم استبداله بمادة الجرافين الذي يفوقها بخصائصة البصرية الاستثنائية وقابلية التحكم العالية.
