Bài viết trình bày kết quả của việc ảnh hưởng của các tham số cấu trúc lên độ mở rộng vùng chiết suất âm trong cấu trúc lưới đĩa dựa trên lai hóa plasmon. Kết quả cho thấy khoảng cách giữa hai lớp ảnh hưởng mạnh nhất đến cường độ lai hóa để mở rộng vùng có từ thẩm âm.
Nguyễn Thị Hiền Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 190(14): - 15 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ CẤU TRÚC LÊN ĐỘ MỞ RỘNG VÙNG CHIẾT SUẤT ÂM TRONG CẤU TRÚC LƯỚI ĐĨA DỰA TRÊN LAI HÓA PLASMON Nguyễn Thị Hiền*, Phạm Thị Mai Hiên, Nguyễn Thị Hương, Bùi Văn Chỉnh, Nguyễn Xuân Ca Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Chúng tơi mơ tính tốn để tối ưu hóa vùng chiết suất âm mở rộng nhờ lai hóa Plasmon cấu trúc lưới đĩa hai lớp hoạt động vùng tần số GHz Kết cho thấy khoảng cách hai lớp ảnh hưởng mạnh đến cường độ lai hóa để mở rộng vùng có từ thẩm âm Trong đó, chiều dày lớp điện mơi, độ rộng dây liên tục bán kính đĩa ảnh hưởng mạnh đến tần số plasma Cấu trúc tối ưu thu đơn giản, không phụ thuộc phân cực cho vùng chiết suất âm rộng đến 12,8% Kết bước quan trọng để tiến gần đến ứng dụng thực tế sử dụng vùng chiết suất âm rộng khơng phụ thuộc phân cực Từ khố: vật liệu biến hóa; chiết suất âm rộng; cấu trúc lưới đĩa; lai hóa ĐẶT VẤN ĐỀ* Để đưa số ứng dụng mang tính chất đột phá vật liệu biến hóa vào thực tế siêu thấu kính, áo khốc tàng hình, siêu hấp thụ, angten yêu cầu cấp thiết mở rộng dải tần hoạt động [1-5] Nhìn chung, dải tần thể tính chiết suất âm vật liệu biến hóa thường hẹp việc tạo thường dựa tính chất cộng hưởng vật liệu Đã có nhiều phương pháp thực cơng việc [3-7], nhiên gặp số hạn chế như: cấu trúc phức tạp, khó khăn việc chế tạo [1,4,5] đo đạc đặc biệt vùng tần số cao, hay phá vỡ tính đối xứng nên tạo nên tương tác mạnh mẽ cộng hưởng liền kề đòi hỏi điều chỉnh khắt khe tham số cấu trúc Một phương pháp mở rộng vùng tần số hoạt động siêu vật liệu hiệu gần quan tâm nghiên cứu dựa hiệu ứng lai hóa plasmon [2,8,9] Tuy nhiên kết nghiên cứu hạn chế đưa vào ứng dụng phụ thuộc vào phân cực sóng điện từ, độ truyền qua thấp Hơn việc tìm ảnh hưởng tất tham số cấu trúc đến vùng mở rộng chưa khảo sát Chính vậy, nghiên cứu * Tel: 0983 650263, Email: hiennt@tnus.edu.vn này, tiếp tục thực nghiên cứu mở rộng vùng chiết suất âm phương pháp lai hóa plasmon sử dụng cấu trúc lưới đĩa hai lớp để không phụ thuộc phân cực khảo sát ảnh hưởng tham số cấu trúc đến vùng mở rộng MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ Trong nghiên cứu này, để nghiên cứu mở rộng vùng có chiết suất âm vật liệu biến hóa chúng tơi sử dụng cấu trúc lưới đĩa hai lớp Trong lớp cấu trúc gồm có: lớp điện mơi FR4 giữa, hai bên kim loại đồng Hình sở cấu trúc lưới đĩa hai lớp ứng với phân cực sóng điện từ Khoảng cách hai lớp cấu trúc d, ô sở xếp tuần hoàn theo trục x(H) trục y(E) với số mạng ax = ay= 8,0 mm Lớp điện mơi FR-4 có độ điện thẩm 4,3 hệ số tổn hao điện môi 0,02 Các đĩa dây liên tục làm đồng với độ dẫn điện σ = 5,88×107 Sm-1 Bán kính đĩa R=3,5 mm, bề dày lớp đồng tm=0,036 mm, độ rộng dây liên tục w=1 mm, bề dày lớp điện môi td =0,4 mm Trong nghiên cứu này, phần mềm mô thương mại CST Microwave Studio sử dụng để thiết kế mơ hình hóa tính chất vật liệu Nhờ đó, ta thu thơng tin thông số tán xạ (truyền qua, phản xạ Nguyễn Thị Hiền Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ pha chúng) đặc trưng dòng lượng Cuối cùng, thông số tán xạ thu kết hợp với phương pháp tính tốn Chen [10] cho ta biết giá trị tham số điện từ hiệu dụng (độ điện thẩm ε, độ từ thẩm µ chiết suất n) Hình Ơ sở cấu trúc lưới đĩa hai lớp cách phân cực sóng điện từ KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết nghiên cứu ảnh hưởng khoảng cách hai lớp lưới đĩa d đến vùng có chiết suất âm Đầu tiên, ảnh hưởng tham số d đến việc mở rộng dải tần có chiết suất âm (n< 0) tập trung nghiên cứu Bên cạnh đó, dịch chuyển tần số plasma theo d khảo sát để đánh giá hiệu mở rộng dải tần chiết suất âm sử dụng mơ hình lai hóa bậc hai [2,8,9] cấu trúc lưới đĩa hai lớp Hình 2(a) phổ truyền qua mô kết tính tốn chiết suất n phụ thuộc vào khoảng cách hai lớp cấu trúc d với độ dày lớp điện môi cố định td=0,4 mm Kết cho thấy d giảm từ 2,0 mm 0,4 mm, vùng truyền qua quanh tần số 16,15 GHz mở rộng Nguyên nhân việc mở rộng hoàn tồn giải thích dựa vào hình 2(b) với giá trị phần thực độ điện thẩm ε độ từ thẩm µ Kết cho thấy, vùng có độ từ thẩm âm (µ