تحلیل نظری انتشار امواج الکترومغناطیسی در نانوساختارهای لایه نازک مجسمه ای

لایه¬های نازک مجسمه¬ای نانوساختارهایی هستند که با مهندسی ساخت آن¬ها می¬توان به خواص نوری دلخواه رسید. در واقع رسیدن به خواص نوری مورد نظر و کنترل بازه¬های عبوری و بازتابی و کنترل قطبش نور از طریق مهندسی دقیق این نانوساختار امکان پذیر است و از این حیث شبیه سازی خواص نوری این نانوساختارها به منظور پیش بینی خواص نوری و مهندسی ساخت اهمیت ویژه و قابل توجهی دارد. در این پایان نامه سعی شده تا از طریق شبیه سازی خواص نوری لایه¬های نازک مجسمه ای مورد مطالعه قرار گیرد. این شبیه سازی از طریق محاسبه خواص نوری برای چند ساختا از جمله نانوتیوب¬ها و نانوساختارهای مارپیچ مخروط انجام شده است. یافتن خواص اپتیکی چنین ساختارهایی بطور خلاصه به دو بخش تقسیم می¬شود. در ابتدا با در نظر گرفتن برخی شرایط و استفاده از تئوری¬های مرتبط به محیط یک ضریب دی¬الکتریک موثر نسبت می-دهیم و این محیط¬های ناهمگن را بصورت لایه¬ای همگن درنظرمی¬گیریم و در مرحله دوم با استفاده از روش ماتریس انتقال خواص نوری این ساختارها مانند بازتاب، جذب و عبور را محاسبه می¬کنیم. ویژگی مهم این ساختارها ناهمسانگردی محیط¬شان است که این مسئله منجر به دشوار شدن حل معادلات ماکسول می¬شود. نتایج بررسی خواص نوری لایه¬های نازک متشکل از نانوتیوب¬ها نشان می¬دهد که ضریب دی¬الکتریک موثر در جهت عمود بر محور اصلی استوانه¬ها همواره بیش از مقدار این ضریب در جهت موازی محور اصلی نانوتیوب¬هاست. طیف جذب این ساختارها حاکی از جذب بیشتر قطبش موازی نسبت به قطبش عمود نور است. وابستگی طیف جذب در این ساختارها به گونه است که این لایه¬ها در برخی زوایای خاص با جذب کامل یک قطبش نور می¬توانند مانند یک قطبش¬گر عمل کنند. نتایج بررسی¬های انجام شده برروی خواص نوری ساختارها مارپیچ مخروط نشان می¬دهد که در این ساختارها نیز پدیده براگ حلقوی روی می¬دهد. مقایسه انجام شده بین ساختاهای مارپیچ و مارپیچ مخروط در پدیده براگ حلقوی نشان می¬دهد که هم در پهنا و هم در تعداد قله¬های مربوط به بازتاب تغییر حاصل می¬شود.