Süperiletken metamalzeme temelli terahertz band-geçirgen filtreleri

Abstract

Bu projede süperiletken filmlerinden terahertz dalgaboyunda çalışabilen metamalzeme filtreler yapılması amaçlanmıştır. Öncelikle nümerik simülasyonlarla Terahertz aralığında çalışan metal ve süperiletken metamalzeme filtreler tasarlanmıştır. Tasarlanan ve modellenen filtreler, fused silika alttaşlar üzerine büyütülmüş Au ve Cr ince filmler üzerinde şekillendirilmiştir ve İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsünde bulunan Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edilmiştir. Daha sonra ODTÜ’de filtrelerin Terahertz zamana dayalı spektroskopisiyle ölçümleri alınmıştır. Bu çalışmalar raporda detaylı olarak verilmiştir. Filtre tasarım ve üretimine paralel olarak süperiletken Bi2Sr2CaCu2O8+d (Bi2212) ince filmlerinin büyütülme çalışmaları yapılmıştır. Bi2212 ince filmleri c düzlemli (0001) safir ve MgO alttaş üzerine (Bi2212) hedef stokiyometrik oranlardaki Bi2O3, SrCO3, CaCO3 ve CuO tozlarından kalsinasyon, presleme ve sinterleme işlemleriyle hazırlanmıştır.) prosedürleri detaylı bir şekilde belirtilen kendi hazırladığımız hedef ve satın alınan hedef ile DC ve RF güç kaynağı ile farklı parametrelerde büyütülmüştür. İki farklı hedef ile büyütülen örnekler karşılaştırılmıştır. Yapısal karakterizasyon için ince filmlerin EDX (Enerji Dağılımlı XIşınları Mikroanaliz Spektrometresi) ve XRD (X-ışını difraksiyon spektroskopisi) analizleri yapılmıştır. Bi2212 ince filmlerinin Taramalı Elektron Mikroskobu ile SEM görüntüleri alınmıştır. Üretilen hedef ve büyütülen filmlerin direnç sıcaklık ölçümleri alınmıştır. Bu çalışmalar da raporda detaylı olarak verilmiştir. Proje için özgün kuadkross metamalzeme filtre yapısı tasarlanmış ve hem altın hem YBCO ince film üzerine üretilmiştir. Kuadkross metamalzeme filtrelerin geçirgenlik özelliklerini THz zamana dayalı spektroskopisi ile kapalı He kroyostat sisteminde ölçülmüştür. Sonuçlar birbiri ile karşılaştırılmış, projede çalışan her üç araştırma grubunun öğrencileri ve araştırmacı öğretim üyeleri projenin devam ettiği 2 yıl boyunca düzenli olarak İzmir, Kıbrıs ve Ankara’da toplanmış ve projenin durumu ve sonuçlar hakkında fikir alışverişinde bulunmuştur.