Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYÊN THANH HƯƠNG

NGHIÊN củu THIÉT KÉ, MÔ PHÔNG VÀ KHẢO SÁT HOẠT ĐỌNG CỦA MỘT SÓ KÊNH DẢN SÓNG PLASMONIC DẠNG NÊM

LUẬN ẤN TIẾN Sĩ KHOA HỌC VẠT LIẸU NGUYÊN THANH HƯƠNG

NGHIÊN củu THIẾT KÉ, MÔ PHÒNG VÀ KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SÓ KÊNH DẢN SÓNG PLASMON1C DẠNG NÊM

Ngành: Khoa học Vật liệu

Mà số: 9440122

LUẬN ẤN TIÊN Sì KHOA HỌC VẬT LIỆU

NGƯỜI HƯỚNG DÀN KHOA HỌC:

• 1. PGS.TS. CIIU MẠNH HOÀNG

• 2. I S. PHẠM DỪC I HÀNH

LỜI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu cua riêng lôi dưới sự hướng dần cúa PGS. TS. (‘hu Mạnh Hoảng vả ì s. Phạm Đức Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm Giành. (’ác so liệu vá kết quá trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng dược ai công bố trong bất kỳ còng trình khoa bọc nào khác.

Ibay mặt l ập the hướng dần

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tó lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Chu Mạnh Hoàng và TS. Phạm Đức Thành, nhưng người thay đà truyền dộng lực nghiên cứu cho tôi. dà tận tinh hướng dần Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm . giúp dờ vã tạo mọi diều kiện thuận lựi cho tòi trong suốt quá trinh học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. Nhờ sự chi bao tận tinh cua các thay, tôi đà có được những kiến thức về khoa học vật liệu, về các công nghệ che tạo. nhùng kinh nghiệm vả phương pháp nghiên cứu và trên het là cỏ dược sự kiên tri di theo con dường nghiên cứu khoa học.

Tôi xin chân thành cam ơn Viện ITIMS. trường DH Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm Bách Khoa Hà Nội. trường DH Kinh lê Quốc dân đà lạo điều kiện vê thời gian, vật chai và tinh thẩn giúp tôi hoãn thành luận án.

rỏi xin chân thành cám ơn GS.TS. Vù Ngọc Hùng, TS. Vù Thu Hiên, cùng các anh, chị. em trong phòng thí nghiệm MEMS, Viện ITIMS: ThS. Nguyền Vân Chinh. TS. Nguyền Ngọc Minh. TS. Dậng Vãn Hiếu, TS. Nguyen Vãn Minh. TS. Nguyền Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm ‘Ihị Quỳnh Chi, PGS.TS. Ngỏ Đức Quân, ThS. Nguyền Ngọc Sơn. ThS. Lê Vãn Tâm… dà chia sê nhung kinh nghiệm nghiên cứu khoa học. dà dộng viên và cỏ nhưng tháo luận góp ý giúp tôi hoàn thành luận án.

Tôi xin chần thành cam on TS. Nguyền Vân Toán đà lạo điều kiện và hướng dần tôi sử dụng các thiết bị và làm việc trong phông sạch.

Tôi cũng xin dược gửi lời cảm ơn tới nhừng Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm người thân, bạn bè vả dong nghiệp đà luôn ớ bên. động vicn khích lệ lôi trong thời gian qua. Tôi xin cam ơn các cán bộ. giang viền ờ bộ môn Công nghệ thõng tin. trường DH Kinh te Quốc dân dà quan tâm. hỗ trợ tòi trong còng việc de tòi tập tiling hoàn thành luận án.

Cuối cùng, tỏi xin giành lời cam ơn cho gia đình, gia đinh là hậu phương vừng chác, là chỗ dựa linh thần đê tôi Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm có thê yên lâm nghiên cứu trong SUÔI thời gian vừa qua.

Hà Nội. ngày tháng năm 2022

Tác giã

Nguyền Thanh Hương

MỤC LỤC

LÒI CAM ĐOAN

LỜI CẤM ƠN

DANH MỤC TỪ VIẾT TẤT

DANH MỤC HÌNH VÈ

DANH MỤC BÂNG

MÓ DÀƯ

Cl IƯƠNG I: TÔNG QUAN

• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VẺ KÊNH DÁN SÓNG PLASMONIC

• 1.1.1

lược quá trình Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm phát triền

• 1.1.2.  (‘ác ứng dụng của plasmonic

• 1.1.3.  Cơ sớ lý thuyết polariton plasmon be mặt

• 1.1.4.  Nguyên lý cư ban cua polariton plasmon bề mặt

• 1.1.5.  Các phương pháp kích thích kết cặp polariton plasmon bề mặt

• 1.1.  ố. Phân loại kênh dan sóng plasmonic

1.2…………………………………………………………………………………………………

KÊNH DÁN SÔNG DẠNG NÊM

• 1.2.1.  (au trúc kênh dẫn sóng dạng nêm truyền thong

• 1.2.2

kênh dần sóng dạng nêm lai

Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm

• 1.2.3.  Một so ứng dụng cơ bán của kênh dần sóng plasmon dạng nêm

• 1.3. KÊNH DÁN SÔNG DẠNG RẢNH

• 1.3.1.  Cấu trúc kênh dan sóng dạng rành truyền thông

• 1.3.2.  Các kềnh dan sóng dạng rành lai

• 1.3.3.  Một sô ứng dụng cư ban cua kênh dan sóng dạng rành

• 1.4. KÊNH DÀN SÓNG KHE HẸP LAI

• 1.5. CÁC CÔNG NGHẸ CHÉ TẠO KÊNH DÀN SÔNG PLASMONIC

DẠNG NÊM

• 1.6. PHÁT TRIẼN GÃN ĐÀY CÚA KÊNH DÁN SÓNG Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm PLASMONIC …. 33

• 1.7. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN

CHƯƠNG 2: cơ SỚ LÝ THUYẾT MÔ PHÓNG BÂNG PHƯƠNG PHÁP

PHÀN Từ Hừu HẠN

2.1……………………………………

SỚ LÝ THUYẾT KÊNH DÀN SÓNG PLASMONIC

• 2.2. MÔ PHÓNG KÊNH DÀN SÔNG PLASMONIC

• 2.2.1.  Phương pháp phần lư hừu hạn

• 2.2.2.  Phương pháp chia lưới và nghiên cứu sự hội tụ vào chia lưới

CHƯƠNG 3: KÊNH DÁN SÓNG PLASMONIC DẠNG NÊM DựA TRÊN

ĂN MÔN DỊ HƯƠNG ƯƠT Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm

• 3.1. KÊNH DÁN SÔNG PL ASMONIC DẠNG NÉM

• 3.2. CẤC MODE TRƯYÈN CUA KÊNH DÁN SÓNG PLASMONIC DẠNG

NÊM

• 3.3. CẤC DẶC TRU*NG CỦA KLNI1 DÃN SÔNG PLASMON IC DẠNG

NÊM

• 3.4. TĂNG CUÔNG CHIỀU DÀI TRUYỀN SÓNG PLASMON BÀNG

(‘ÁCH sứ DỤNG CẢC GIAO DIẸN LÓP ỎXÍT MÓNG KIM LOẠI VÀ GIAO DIỆN

LỚP KIM I.OẠI/KIM LOẠI

• 3.4.1.  Tăng cường dộ dài truyền sóng plasmon bang cách sử dụng giao diện

Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm lóp ôxít móng/kim loại

• 3.4.2.  lãng cường dộ dài truyền sóng plasmon bang cách sử dụng giao diện

lóp kim loại ‘kim loại

• 3.5. KÉT LUẬN CHƯƠNG 3

CHƯƠNG 4: KÊNH DÁN SÓNG PLASMONIC LAI

• 4.1. CẤU TRÚC KÊNH DÀN SÓNG PLASMON1C KI 11: HẸP LAI

• 4.2. CẤC DẶC TRƯNG CƯA KÊNH DÁN SÓNG PLASMONIC HGSPPW-

RMW-RDW

• 4.3. CẤC DẶC TRƯNG CƯA KÊNH DÁN SÓNG PLASMONIC HGSPPW-TMW-RDW Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và khảo

sát hoạt động của một số kênh dẫn sóng plasmonic dạng nêm 76

• 4.4. ANH HƯƠNG CỨA DƯNG SAI CHÊ TẠO

• 4.4.1.  Sai lệch giừa nêm kim loại và kênh dần sóng điện mòi

• 4.4.2.  Độ xoay cùa nêm kim loại

v

0