Luận văn thạc sĩ nghiên cứu điều khiển đặc tính hấp thụ sóng điện từ của vật liệu biến hóa (metamaterials)

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM VÀ ĐÀO TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN VÂN NGỌC Nguyễn Vân Ngọc NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH HẤP THỤ SĨNG ĐIỆN TỪ CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIALS) VẬT LÝ CHẤT RẮN LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN 2021 Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Vân Ngọc NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH HẤP THỤ SĨNG ĐIỆN TỪ CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIALS) Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS BÙI SƠN TÙNG TS BÙI XUÂN KHUYẾN Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu luận văn cơng trình nghiên cứu tơi dựa tài liệu, số liệu tơi tự tìm hiểu nghiên cứu hướng dẫn TS Bùi Sơn Tùng TS Bùi Xn Khuyến Chính vậy, kết nghiên cứu đảm bảo trung thực khách quan Đồng thời, kết chưa xuất nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực sai tơi hồn chịu trách nhiệm HỌC VIÊN NGUYỄN VÂN NGỌC LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Bùi Sơn Tùng TS Bùi Xuân Khuyến Các thầy dành thời gian, tâm huyết, ln tận tình hướng dẫn, định hướng kịp thời tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô cán Học Viện Khoa học Công nghệ giảng dạy, trang bị kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy cô, anh, chị nhóm nghiên cứu Metagroup – IMS GS TS Vũ Đình Lãm hết lịng giúp đỡ, chia sẻ động viên tinh thần suốt thời gian làm luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân ln giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện tốt để hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến anh Nguyễn Văn Việt, người bên cạnh ủng hộ suốt trình học tập hồn thiện luận văn HỌC VIÊN NGUYỄN VÂN NGỌC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Lịch sử hình thành 11 1.1.3 Một số hướng nghiên cứu vật liệu biến hóa nước 13 1.2 VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 18 1.2.1 Cơ chế hấp thụ dựa lý thuyết giao thoa 18 1.2.2 Cơ chế hấp thụ dựa lý thuyết môi trường hiệu dụng 20 1.3 TỪ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN 21 1.3.1 Ứng dụng MA cảm biến 21 1.3.2 Ứng dụng MA pin mặt trời 23 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 25 2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 28 2.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 29 2.3.1 Phương pháp chế tạo 29 2.3.2 Phương pháp đo đạc 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH HẤP THỤ BẰNG THAM SỐ CẤU TRÚC 32 3.1.1 MA hoạt động vùng GHz (5 – 10 GHz) 32 3.1.2 MA hoạt động vùng THz (15 – 18 THz) 39 3.2 ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH HẤP THỤ BẰNG SỰ ĐỊNH HƯỚNG VÀ PHÂN CỰC CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ 41 3.2.1 Điều khiển đặc tính hấp thụ góc tới sóng điện từ 41 3.2.2 Điều khiển đặc tính hấp thụ góc phân cực sóng điện từ 45 3.3 ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH HẤP THỤ BẰNG ĐIỆN ÁP NGOÀI 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 KẾT LUẬN 61 KIẾN NGHỊ 62 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Anh Chữ viết Tiếng Việt tắt/ Ký hiệu Absorption Computer Simulation A CST Technology Cut wire Electric field Electromagnetically Induced Độ hấp thụ Công nghệ mô máy tính CW E Dây bị cắt Điện trường EIT Truyền qua cảm ứng điện từ FIT Kỹ thuật tích phân hữu hạn Transparency Finite Intergrate Technique Fractional band width FBW Độ rộng dải tần Frequency Domain Solver FDS Giải theo miền tần số Full width at half maximum FWHM Độ bán rộng Impedance Z Trở kháng Magnetic field H Từ trường Metamaterial MM Vật liệu biến hóa Metamaterial Absorber MA Vật liệu biến hóa hấp thụ Microelectromechanical MEMS Hệ vi điện tử MIMO Truyền thông đa hướng System Multi input / Multi output Permeability μ Độ từ thẩm Permittivity Polarization Conversion Printed Circuit Board Reflection ɛ PC PCB R Độ điện thẩm Chuyển đổi phân cực Bảng mạch in Độ phản xạ Scanning Electron Microscope SEM Kính hiển vi điện tử quét Silicon on insulator SOI Silicon điện môi Split-disk Metamaterial SDM Vật liệu biến hóa dạng đĩa tách Split-Ring Resonant Transient Solver SRR TS Vòng cộng hưởng phân rãnh Giải theo miền thời gian Transmission T Độ truyền qua Wave vector k Véc-tơ sóng DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tham số cấu trúc MA1 32 Bảng Tham số cấu trúc MA2 42 Bảng Thông số mạch hiệu dụng cho đi-ốt biến dung SMV2019-079LF 50 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc sở vật liệu biến hóa Hình 1.2 Giản đồ biểu diễn mối quan hệ ɛ μ 10 Hình 1.3 (a) Cấu trúc vật liệu chiết suất âm; (b) Phổ phản xạ truyền qua vật liệu chiết suất âm [6] 12 Hình 1.4.(a) Cấu trúc MA N I Landy đề xuất năm 2008; (b) Phổ hấp thụ, truyền qua phản xạ [10] 13 Hình 1.5 Siêu thấu kính [12] 14 Hình 1.6 Thiết kế chế tạo vật liệu biến hóa hấp thụ (a) Mặt cắt ngang sở vật liệu biến hóa hấp thụ IR bao gồm dải Au dày 50 nm màng Au dày ngăn cách lớp MgF2 dày 30 nm (b) Ảnh chụp siêu vật liệu chế tạo có tổng diện tích 26 × 26 mm2 (c) Ảnh SEM (d) Thiết lập phép đo phản xạ FT-IR cách thay đổi góc tới θ [13] 15 Hình 1.7 (a) Hình ảnh sơ đồ thiết bị tích hợp MEMS Hình ảnh cận cảnh (phía bên phải) cho thấy ba lớp chồng lên SOI (b) Cấu trúc ô sở vật liệu biến hóa EIT, bao gồm dây bị cắt cặp dây bị cắt [13] 16 Hình 1.8 Mơ tả chuyển đổi phân cực bất đối xứng vật liệu biến hóa lai siêu mỏng Ánh sáng phân cực tuyến tính lan truyền tới lui biến đổi thành phân cực vng góc phản xạ cách hiệu tương ứng [28] 17 Hình 1.9 Mơ hình giao thoa triệt tiêu 19 Hình 1.10 (a) Sơ đồ bốn loại vật liệu biến hóa đĩa tách (SDM) Lần lượt (i) SDM 1, (ii) SDM-2, (iii) SDM-3 (iv) SDM-4 (b) Mặt cắt ngang SDM [49] 22 Hình 1.11 (a) Cấu trúc vật liệu biến hóa tích hợp pin mặt trời (b) Kết mô cấu trúc [50] 24 Hình 2.1 Phần mềm mơ CST 25 Hình 2.2 Giao diện phần mềm CST 27 Hình 2.3 Quy trình chế tạo mẫu sử dụng phương pháp quang khắc 29 Hình 2.4 Hệ thiết bị quang khắc dùng chế tạo vật liệu biến hóa Viện Khoa học vật liệu 29 Hình 2.5 Hệ thiết bị Vector Network Analyzer Viện Khoa học vật liệu 31 Hình 3.1 Cấu trúc sở MA1 (a) Cấu trúc dấu cộng, (b) cấu trúc vòng cộng hưởng (c) cấu trúc MA1 kết hợp từ cấu trúc 33 Hình 3.2 Độ hấp thụ MA có cấu trúc (a) dấu cộng, (b) vòng cộng hưởng (c) kết hợp cấu trúc (MA1) 34 Hình 3.3 Sự thay đổi độ hấp thụ MA1 thay đổi khoảng cách d 35 54 bên ngoài) cho kết gần giống với cấu trúc MM tích hợp (có điện dung thấp nhất) chế độ PC Kết mô thực nghiệm giá trị PCR MM tương đương với ba rãnh cắt tương ứng 95% (ở 4,5 GHz) 96% (ở 4,49 GHz) Theo đó, MM tích hợp đề xuất có tượng chuyển đổi phân cực cấu trúc dị hướng Như vậy, hiệu ứng phối hợp trở kháng hồn tồn chuyển đổi cách điều chỉnh điện dung đi-ốt biến dung đặt rãnh vịng ngồi Điều cho phép cấu trúc đề xuất luận văn vượt qua hạn chế thiết kế MM trước hoạt động riêng lẻ chế độ hấp thụ PC Hình 3.16 Kết mơ phụ thuộc (a) hệ số phản xạ phân cực đồng trục Ruu phân cực vng góc Rvu; (b) PCR tương ứng MM tích hợp điện áp phân cực thay đổi từ V đến -19 V Kết thực nghiệm (c) hệ số phản xạ (d) PCR điện áp phân cực ngược V -4 V Ngoài ra, phụ thuộc hệ số phản xạ phân cực đồng trục phân cực vng góc PCR MM vào điện áp phân cực (từ -19 V đến 0) thể Hình 3.16 PCR tăng dần độ lớn điện áp phân cực giảm đạt gần 55 90% V = -19 V biểu diễn Hình 3.16(b) Điều chứng tỏ vai trị quan trọng đi-ốt biến dung việc chuyển đổi trạng thái hấp thụ PC Như trình bày Hình 3.16(d), kết PCR thực tế đo đạt 81,5% (tại 3,5 GHz) 85,2% (3,6 GHz) điện áp phân cực V -4 V Những kết cho thấy tương đồng kết mô thực nghiệm Các sai số nhỏ phổ thực nghiệm phổ mô giải thích phần lớn tán xạ từ khuyết tật trình chế tạo mẫu, thành phần tích hợp vật liệu hàn bề mặt gây cản trở phối hợp trở kháng Ngoài ra, đo đạc, hướng hai ăng ten [với góc tới nhỏ (khác 0), 𝜃 = 5𝑜 , kích thước ăng ten] làm cho liệu đo bị sai lệch đơi chút so với góc tới thông thường thực mô [75] Tuy nhiên, Hình 3.16(a), xu hướng dịch chuyển đồ thị kết mô cho phép dự đốn phản xạ phân cực vng góc (hệ số 𝑅𝜈𝑢 ) nâng cao lên tới 90% cách sử dụng đi-ốt thương mại tốt với điện áp đánh thủng ngược cao Để nghiên cứu cách thức hoạt động cấu trúc MM tích hợp đề xuất chế độ PC, sóng EM tới phân cực u phân tách thành hai thành phần x y trực giao thể Hình 3.17(a) Khi đó, sóng EM tới phản xạ biểu diễn sau [65] 𝐸𝑖 = 𝑥̂𝐸𝑖𝑥 𝑒 𝑖𝜑 + 𝑦̂𝐸𝑖𝑦 𝑒 𝑖𝜑 , 𝐸𝑟 = 𝑥̂𝐸𝑟𝑥 + 𝑦̂𝐸𝑟𝑦 (3.6) (3.7) = 𝑥̂(𝑅𝑥𝑥 𝐸𝑖𝑥 𝑒 𝑖𝜑𝑥𝑥 + 𝑅𝑥𝑦 𝐸𝑖𝑦 𝑒 𝑖𝜑𝑥𝑦 ) + 𝑦̂(𝑅𝑦𝑦 𝐸𝑖𝑦 𝑒 𝑖𝜑𝑦𝑦 + 𝑅𝑦𝑥 𝐸𝑖𝑥 𝑒 𝑖𝜑𝑦𝑥 ), với 𝑥̂ 𝑦̂ vectơ đơn vị, (𝑅𝑥𝑥 , 𝑅𝑦𝑦 ) (𝑅𝑥𝑦 , 𝑅𝑦𝑥 ) độ lớn hệ số phản xạ 56 đồng trục vng góc trục x y với pha tương ứng (𝜑𝑥𝑥 , 𝜑𝑦𝑦 ) (𝜑𝑥𝑦 , 𝜑𝑦𝑥 ) Hình 3.17 (a) Sơ đồ chuyển đổi phân cực 𝑦 sang 𝑥 (b) Độ lớn hệ số phản xạ 𝑢 𝑣 Các pha phản xạ hệ số phản xạ (c) phân cực đồng trục (d) phân cực vng góc vector điện sóng điện từ tới dọc theo trục 𝑢 𝑣 Cấu trúc đề xuất luận văn thể tính dị hướng dẫn đến khác biệt độ lớn pha sóng phản xạ Để đánh giá khả chuyển đổi, mô độ lớn pha hệ số phản xạ với phân cực dọc theo hướng x y thực trình bày Hình 3.17(b)-(d) Ở tần số cộng hưởng GHz, độ lệch pha hệ số phản xạ đồng trục 𝑅𝑥𝑥 𝑅𝑦𝑦 ∆𝜑1 = 𝜑𝑥𝑥 – 𝜑𝑦𝑦, độ trễ pha hệ số phản xạ vng góc 𝑅𝑥𝑦 𝑅𝑦𝑥 (∆𝜑2 = 𝜑𝑥𝑦 – 𝜑𝑦𝑥) xấp xỉ 180o Hình 3.17(c) (d) Theo cơng thức (3.7), kết 57 𝐸𝑟𝑥 𝐸𝑟𝑦 gần lệch pha hoàn toàn tần số cộng hưởng GHz Điều có nghĩa là, lệch pha 𝐸𝑟𝑥 𝐸i𝑥 0° [như Hình 3.17(a)] lệch pha 𝐸𝑟y 𝐸iy 180° [như Hình 3.17(a)] Nói cách khác, trường hợp PC có góc quay 𝐸𝑟 𝐸i 90𝑜 Sự phân bố dòng điện cảm ứng bề mặt chế độ hấp thụ chuyển đổi phân cực tần số cộng hưởng nghiên cứu để có nhìn cụ thể chế hấp thụ chuyển đổi phân cực Trong chế độ hấp thụ, phân bố tập trung chủ yếu lớp tần số cộng hưởng 3,5 5,5 GHz mơ tả Hình 3.18(a)-(b), tương ứng Tất cộng hưởng cộng hưởng từ gây dòng điện cảm ứng bề mặt đối song lớp kim loại Hình 3.18 Sự phân bố dòng điện cảm ứng bề mặt lớp tần số cộng hưởng (a) 3,5 GHz; (b) 5,5 GHz trường hợp chế độ hấp thụ (khơng có điện áp phân cực) (c) GHz cho chế độ PC (ở điện áp phân cực -19 V) Trong đó, Hình 3.18(c) trình bày phân bố dòng điện bề mặt tần số GHz cấu trúc MM chế độ PC Dòng điện cảm ứng phân bố chủ yếu 58 góc bên phải góc bên trái hình vng bên ngồi Do đó, kết luận cộng hưởng chế độ PC hoạt động tương tự, sinh từ dòng điện cảm ứng bề mặt đối song Phân bố mật độ tổn hao tần số cộng hưởng thể Hình 3.19(a)-(b), chế độ hấp thụ Độ tổn hao tập trung chủ yếu vị trí khe tương ứng với vị trí tích tụ điện tích dịng điện cảm ứng bề mặt Ở tần số 3,5 GHz, tổn hao tập trung chủ yếu khe hình vng Trong đó, tổn hao tần số 5,5 GHz tập trung mạnh khe hình vng hình trịn khe hình vng đường tiếp điện Hình 3.19 Phân bố mật độ tổn hao (a) 3,5 GHz;(b) 5,5 GHz chế độ hấp thụ (khơng có điện áp phân cực) (d) GHz cho chế độ PC (điện áp phân cực -19 V) Luận văn mô phân bố mật độ tổn hao tần số cộng hưởng (4 GHz) cho chế độ PC thể Hình 3.19(c) Kết cho thấy tổn hao tập trung khe Tuy nhiên, phân bố tổn hao dường đối xứng theo trục chéo cấu trúc hình học, giải thích tính dị hướng lớn chế độ PC Ngồi ra, việc thu nhỏ kích thước cấu trúc MM đề xuất cải tiến để khảo sát ảnh hưởng vùng tần số cao xem xét luận văn Đối với thử nghiệm này, bạc (độ dẫn điện 𝜎 = 6,3 × 107 S/m) chọn để thay đồng cho lớp kim loại phía Trong lớp điện môi 59 sử dụng thay Si (độ điện thẩm 11,9) Các tham số hình học tối ưu hóa L = 24,5; a = 22; b = 11; s = 1,2; d = 4; m = 0,5; h = 0,5; t = tm = 0,035 μm Hình 3.20 Khảo sát thêm phạm vi THz (a) chế độ hấp thụ cách sử dụng cấu trúc MM đề xuất giảm kích thước (b) PC cách sử dụng MM cải tiến với kích thước nhỏ Các hệ số phản xạ phân cực đồng trục phản xạ phân cực vng góc tương ứng thể Hình 3.20 Trong Hình 3.20(a), cấu trúc MM tương đương với hai rãnh đóng vai trị MA với vị trí đỉnh 2,29 THz (hấp thụ 82,3%) 3,6 THz (hấp thụ 99,5%), 𝑅𝑢𝑢 =0,26 0,07 𝑅𝜈𝑢 =0,35 0,07 tương ứng Trong Hình 3.20(b), cấu trúc MM tương đương với ba rãnh cho hệ số phản xạ phân cực đồng trục phản xạ phân cực vng góc 0,3 0,67 2,6 THz Hệ số PCR thu cao (83%) tần số cộng hưởng cho thấy cấu trúc MM tương đương với ba rãnh kích hoạt chức tương tự chế độ PC dải tần THz Các kết gợi ý rằng, cấu trúc MM có khả chuyển đổi hấp thụ/PC vùng tần số THz thiết kế thơng qua việc thu nhỏ kích thước cấu trúc nghiên cứu vùng GHz Đáng ý, thay đi-ốt biến dung SMV2019-079LF, vật liệu khác tinh thể lỏng [76] đi-ốt biến dung dựa kim loại – bán dẫn – kim loại khí điện tử chiều [77] sử dụng để chế tạo thiết bị hoạt động vùng THz Định hướng nghiên cứu hứa hẹn tạo MM có khả 60 chuyển đổi hấp thụ/PC, ứng dụng thiết bị linh kiện thông minh vùng tần số THz 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn “Nghiên cứu điều khiển đặc tính hấp thụ sóng điện từ vật liệu biến hóa (Metamaterials)” thực Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam KẾT LUẬN Các kết luận văn tóm lược sau: - Đã đề xuất tối ưu cấu trúc vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ hoạt động vùng GHz (5 – 10 GHz) THz (15 – 18 THz) có khả thay đổi đặc tính hấp thụ thay đổi tham số cấu trúc Cụ thể, cấu trúc MA1 thu đỉnh hấp thụ thứ 6,85 GHz với độ hấp thụ đạt 92,2% dải hấp thụ 80% khoảng 8,3 – 8,75 GHz Cấu trúc MA2 cho cho đỉnh hấp thụ đạt 91% dải hấp thụ 90% tần số 15,9 THz 16,5 – 16,97 THz tương ứng - Từ cấu trúc MA1, với thay đổi nhỏ, luận văn khảo sát thu kết quả: góc tới tăng từ 0° đến 45°, độ rộng dải hấp thụ tăng 41,75% tăng góc tới lên đến 60° thu hấp thụ đỉnh - Luận văn thành công việc nghiên cứu thay đổi đặc tính hấp thụ sóng điện từ cấu trúc MA phân cực sóng EM thay đổi Kết cho thấy tần số 5,56 GHz, độ hấp thụ giảm từ 97% xuống 25,7% góc phân cực 𝜙 = 60° biến hồn tồn sóng điện từ phân cực 90° Ngược lại, đỉnh hấp thụ tần số 6,9 GHz góc phân - cực khác 0° tăng lên đến 92% 𝜙 = 90° Nghiên cứu chuyển đổi từ trạng thái hấp thụ sang chuyển đổi phân cực luận văn hoàn thiện Bằng cách sử dụng đi-ốt biến dung để điều khiển điện áp ngồi, cấu trúc vật liệu biến hóa đề xuất dễ dàng chuyển đổi hai trạng thái hấp thụ PC nhằm phục vụ ứng dụng tương lai 62 KIẾN NGHỊ Các nghiên cứu điều khiển biên độ tần số hấp thụ vật liệu biến hóa đem lại hiểu biết thay đổi đặc tính hấp thụ linh hoạt, qua thấy rõ lợi triển vọng ứng dụng chúng so với vật liệu truyền thống Đồng thời, kết đề tài tảng cho nghiên cứu để ứng dụng tích hợp vật liệu biến hóa thiết bị điện tử thông minh hệ Bên cạnh đó, kết nghiên cứu luận văn tảng định hướng việc tiếp tục nghiên cứu, chế tạo điều khiển tính chất hấp thụ MA vùng tần số cao vùng hồng ngoại vùng quang học 63 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Duong Thi Ha, Dinh Ngoc Dzung, Nguyen Van Ngoc, Bui Son Tung, Thanh Son Pham, YoungPak Lee, Liang Yao Chen, Bui Xuan Khuyen and Vu Dinh Lam, “Switching between perfect absorption and polarization conversion, based on hybrid metamaterial in the GHz and THz bands” Journal of Physics D: Applied Physics, 2021 54 234003 Nguyen Thi Hien, Nguyen Thi Anh Hong, Dinh Thi Nga, Bui Xuan Khuyen, Bui Son Tung, Nguyen Xuan Ca, Nguyen Van Ngoc, Nguyen Ba Tuong and Vu Dinh Lam, “Multiband Metamaterial Absorber in a Ring Structure Base on High-order Magnetic Resonance” Communications in Physics, 2021 31(2) Pham The Linh, Nguyen Thi Viet Ninh, Nguyen Dinh Quang, Tran Tien Lam, Nguyen Van Ngoc, Bui Xuan Khuyen, Nguyen Thi Hien, Vu Dinh Lam and Bui Son electromagneticall-induced Tung, “All-dielectric transparency in metamaterial optical for region” Communications in Physics, 2020 30(2) Nguyen Van Ngoc, Tran Van Huynh, Nguyen Thi Mai, Bui Xuan Khuyen, Bui Son Tung, Nguyen Thanh Tung, Vu Dinh Lam, “Multi-band metamaterial absorber based on the nearfield coupling of split-ring and cutwire resonators in the THz regime” International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology Proceedings, 2021 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 15 16 17 Veselago, V.G., The Electrodynamics of Substances with Simultaneously Negative Values of ϵ and μ Physics-Uspekhi, 1968 10(4): p 509-514 Chen, J., et al., Observation of the inverse Doppler effect in negative-index materials at optical frequencies Nature Photonics, 2011 5(4): p 239-242 Duan, Z., et al., Observation of the reversed Cherenkov radiation Nature communications, 2017 8(1): p 1-7 Pendry, J.B., et al., Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures Physical review letters, 1996 76(25): p 4773 Pendry, J.B., et al., Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena IEEE transactions on microwave theory and techniques, 1999 47(11): p 2075-2084 Smith, D.R., et al., Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity Physical review letters, 2000 84(18): p 4184 Pendry, J.B., Negative refraction makes a perfect lens Physical review letters, 2000 85(18): p 3966 Fang, N., et al., Sub–diffraction-limited optical imaging with a silver superlens Science, 2005 308(5721): p 534-537 Pendry, J.B., D Schurig, and D.R Smith, Controlling electromagnetic fields science, 2006 312(5781): p 1780-1782 Landy, N.I., et al., Perfect metamaterial absorber Physical review letters, 2008 100(20): p 207402 Ziolkowski, R.W., Pulsed and CW Gaussian beam interactions with double negative metamaterial slabs Optics Express, 2003 11(7): p 662-681 Zhang, X and Z Liu, Superlenses to overcome the diffraction limit Nature materials, 2008 7(6): p 435-441 Ishikawa, A and T Tanaka, Metamaterial absorbers for infrared detection of molecular self-assembled monolayers Scientific reports, 2015 5(1): p 1-7 Prakash, D and N Gupta, Applications of metamaterial sensors: a review International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 2021: p 115 Rufangura, P and C Sabah, Perfect metamaterial absorber for applications in sustainable and high-efficiency solar cells Journal of Nanophotonics, 2018 12(2): p 026002 Watts, C.M., X Liu, and W.J Padilla, Metamaterial electromagnetic wave absorbers Advanced materials, 2012 24(23): p OP98-OP120 Chen, L., Sun, L., Dong, H., Mou, N., Zhang, Y., Li, Q., Jiang, X and Z Liu, Near-field imaging of the multi-resonant mode induced broadband tunable metamaterial absorber RSC Advances, 2020 (10): p 5146 65 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Boller, K.-J., A Imamoğlu, and S.E Harris, Observation of electromagnetically induced transparency Physical Review Letters, 1991 66(20): p 2593 Marangos, J.P., Electromagnetically induced transparency Journal of Modern Optics, 1998 45(3): p 471-503 Gabinet, U.R and C.O Osuji, Optical materials and metamaterials from nanostructured soft matter Nano Research, 2019 12(9): p 2172-2183 Cong, L., et al., Experimental demonstration of ultrasensitive sensing with terahertz metamaterial absorbers: A comparison with the metasurfaces Applied Physics Letters, 2015 106(3): p 031107 Nagarajan, A., K van Erve, and G Gerini, Ultra-narrowband polarization insensitive transmission filter using a coupled dielectric-metal metasurface Optics express, 2020 28(1): p 773-787 Souza, J., et al., Electromagnetically-induced-transparency-related phenomena and their mechanical analogs Physical Review A, 2015 92(2): p 023818 Garrido Alzar, C., M Martinez, and P Nussenzveig, Classical analog of electromagnetically induced transparency American Journal of Physics, 2002 70(1): p 37-41 Zhang, S., et al., Plasmon-induced transparency in metamaterials Physical review letters, 2008 101(4): p 047401 Dietlein, C., et al., A W-band polarization converter and isolator IEEE transactions on antennas and propagation, 2007 55(6): p 1804-1809 Liu, W., et al., Realization of broadband cross-polarization conversion in transmission mode in the terahertz region using a single-layer metasurface Optics letters, 2015 40(13): p 3185-3188 Li, Z., et al., High performance broadband asymmetric polarization conversion due to polarization-dependent reflection Plasmonics, 2015 10(6): p 1703-1711 Li, T., et al., Cavity-involved plasmonic metamaterial for optical polarization conversion Applied Physics Letters, 2010 97(26): p 261113 Yin, J.Y., et al., Ultra wideband polarization-selective conversions of electromagnetic waves by metasurface under large-range incident angles Scientific reports, 2015 5(1): p 1-10 Mutlu, M and E Ozbay, A transparent 90 polarization rotator by combining chirality and electromagnetic wave tunneling Applied Physics Letters, 2012 100(5): p 051909 Ali, M.Z., et al., Global transmission diagrams for evanescent waves in a nonlinear hyperbolic metamaterial Chinese Optics Letters, 2015 13(9): p 090601 Tian, X and Z.-Y Li, Visible-near infrared ultra-broadband polarizationindependent metamaterial perfect absorber involving phase-change materials Photonics Research, 2016 4(4): p 146-152 66 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Singh, R., et al., Terahertz metamaterial with asymmetric transmission Physical Review B, 2009 80(15): p 153104 Cheng, Y.Z., et al., Broadband transparent metamaterial linear polarization transformer based on triple-split-ring resonators Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 2013 27(14): p 1850-1858 Huang, X., et al., Ultra-broadband 90° polarization rotator based on bianisotropic metamaterial Optics Communications, 2015 338: p 416-421 Wu, S., et al., Enhanced rotation of the polarization of a light beam transmitted through a silver film with an array of perforated S-shaped holes Physical review letters, 2013 110(20): p 207401 Fang, X., C Zhao, and H Bao, Design and analysis of Salisbury screens and Jaumann absorbers for solar radiation absorption Frontiers in Energy, 2018 12(1): p 158-168 Khuyen, B.X., et al., Ultra-subwavelength thickness for dual/triple-band metamaterial absorber at very low frequency Scientific reports, 2018 8(1): p 1-9 Tiep, D., et al., Enhanced-bandwidth perfect absorption based on a hybrid metamaterial Optical Materials Express, 2018 8(9): p 2751-2759 Rahmanshahi, M., et al., A tunable perfect THz metamaterial absorber with three absorption peaks based on nonstructured graphene Plasmonics, 2021: p 1-12 Mostaan, S.M.A and H Saghaei, A tunable broadband graphene-based metamaterial absorber in the far-infrared region Optical and Quantum Electronics, 2021 53(2): p 1-14 Dang, P.T., et al., Efficient broadband truncated-pyramid-based metamaterial absorber in the visible and near-infrared regions Crystals, 2020 10(9): p 784 Bilal, R., et al., Elliptical metallic rings-shaped fractal metamaterial absorber in the visible regime Scientific RepoRtS, 2020 10(1): p 1-12 Van Hieu, N., V.D Lam, and N.T Tung, Isotropic metamaterial absorber using cut-wire-pair structures Applied Physics Express, 2015 8(3): p 032001 Dinh, M.Q., et al., Graphene-integrated hybridized metamaterials for wide-angle tunable THz absorbers Photonics and NanostructuresFundamentals and Applications, 2021 45: p 100924 Zhang, S., et al., Metasurfaces for biomedical applications: imaging and sensing from a nanophotonics perspective Nanophotonics, 2021 10(1): p 259-293 Goran, K., Vasa, R and Vesna, C B., Soil moisture sensors based on metamaterials Songklanakarin J Sci Technol, 2012 34(6): p 689-693 Zhang, Y., P Lin, and Y.-S Lin, Tunable Split-Disk Metamaterial Absorber for Sensing Application Nanomaterials, 2021 11(3): p 598 Alici, K.B and E Ozbay Photonic metamaterial absorber designs for infrared solar cell applications in Next Generation (Nano) Photonic and 67 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 Cell Technologies for Solar Energy Conversion 2010 International Society for Optics and Photonics Lynch, D.W and W Hunter, Handbook of optical constants of solids Palik (Ed.)(Academic, Orlando 1985) p, 1985 350: p 75 https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss/ https://www.comsol.com/ https://www.cst.com/ Nicolson, A and G Ross, Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques IEEE Transactions on instrumentation and measurement, 1970 19(4): p 377-382 Chen, X., et al., Robust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials Physical review E, 2004 70(1): p 016608 Pham, T.L., et al., Dual-band isotropic metamaterial absorber based on near-field interaction in the Ku band Current Applied Physics, 2020 20(2): p 331-336 Bai, R., et al., Unidirectional reflectionlessness and perfect nonreciprocal absorption in stacked asymmetric metamaterial based on near-field coupling Applied Physics Express, 2017 10(11): p 112001 Lim, J.-H., Y.-H Ryu, and S.-S Kim, Dual-band microwave absorption properties of metamaterial absorber composed of split ring resonator on carbonyl iron powder composites Electronic Materials Letters, 2015 11(3): p 447-451 Ren, Z., et al., Wide wavelength range tunable guided-mode resonance filters based on incident angle rotation for all telecommunication bands Infrared Physics & Technology, 2018 93: p 81-86 Wang, L., et al., Multi-band metamaterial absorber with arbitrary polarization and wide-incident angle Applied Physics A, 2017 123(10): p 1-7 Kim, T.H., et al., Field-driven dynamics and time-resolved measurement of Dzyaloshinskii-Moriya torque in canted antiferromagnet YFeO Scientific reports, 2017 7(1): p 1-8 Kim, Y.J., et al., Ultrathin microwave metamaterial absorber utilizing embedded resistors Journal of Physics D: Applied Physics, 2017 50(40): p 405110 Tuong, P., et al., Broadband reflection of polarization conversion by 90° in metamaterial Journal of the Korean Physical Society, 2014 64(8): p 11161119 Khan, M.I., Q Fraz, and F.A Tahir, Ultra-wideband cross polarization conversion metasurface insensitive to incidence angle Journal of Applied Physics, 2017 121(4): p 045103 Glybovski, S.B., et al., Metasurfaces: From microwaves to visible Physics reports, 2016 634: p 1-72 68 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 Grady, N.K., et al., Terahertz metamaterials for linear polarization conversion and anomalous refraction Science, 2013 340(6138): p 13041307 Pfeiffer, C., et al., High performance bianisotropic metasurfaces: asymmetric transmission of light Physical review letters, 2014 113(2): p 023902 Zhang, H., et al., Multi-functional polarization conversion manipulation via graphene-based metasurface reflectors Optics Express, 2021 29(1): p 70-81 Rahman, S.U., et al., Multifunctional polarization converting metasurface and its application to reduce the radar cross-section of an isolated MIMO antenna Journal of Physics D: Applied Physics, 2020 53(30): p 305001 Yao, Y., et al., Refractory materials and plasmonics based perfect absorbers Nanotechnology, 2020 Xiao, S., et al., Active metamaterials and metadevices: a review Journal of Physics D: Applied Physics, 2020 53(50): p 503002 Zhao, J., et al., A tunable metamaterial absorber using varactor diodes New Journal of Physics, 2013 15(4): p 043049 Huang, X., J Chen, and H Yang, High-efficiency wideband reflection polarization conversion metasurface for circularly polarized waves Journal of Applied Physics, 2017 122(4): p 043102 Gao, X., et al., A reconfigurable broadband polarization converter based on an active metasurface IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2018 66(11): p 6086-6095 Shrekenhamer, D., W.-C Chen, and W.J Padilla, Liquid crystal tunable metamaterial absorber Physical review letters, 2013 110(17): p 177403 Nouman, M.T., et al., Terahertz modulator based on metamaterials integrated with metal-semiconductor-metal varactors Scientific reports, 2016 6(1): p 1-7 ... TÍNH HẤP THỤ BẰNG SỰ ĐỊNH HƯỚNG VÀ PHÂN CỰC CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ 41 3.2.1 Điều khiển đặc tính hấp thụ góc tới sóng điện từ 41 3.2.2 Điều khiển đặc tính hấp thụ góc phân cực sóng điện từ ... hiệu suất thấp chế độ truyền qua 1.2 VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ Lần đề xuất thực nghiệm vào năm 2008, vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ có khả hấp thụ 88% lượng sóng điện từ chiếu... Nguyễn Vân Ngọc NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TÍNH HẤP THỤ SĨNG ĐIỆN TỪ CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIALS) Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH VẬT LÝ CHẤT RẮN