Search In this Thesis
   Search In this Thesis  
العنوان
Nanophotonic Structures: Fabrication, characterization and Application /
المؤلف
Mohamed, Ashour Mohamed Ahmed.
هيئة الاعداد
باحث / عاشور محمد احمد
مشرف / هاني صالح حمدي
مشرف / ايهاب عبد الرحمن
مشرف / محمد شعبان سعيد
الموضوع
Nanophotonics.
تاريخ النشر
2015.
عدد الصفحات
88 p. :
اللغة
الإنجليزية
الدرجة
الدكتوراه
التخصص
الفيزياء وعلم الفلك
الناشر
تاريخ الإجازة
18/5/2015
مكان الإجازة
جامعة بني سويف - كلية العلوم - الفيزياء
الفهرس
Only 14 pages are availabe for public view

from 103

from 103

Abstract

فى الوقت الحاضر نجحت التركيبات النانو فوتونيه فى جذب انتباه الكثيرمن الباحثين سواء من الناحيه النظريه او العمليه بسبب تطبيقها في العديد من المجالات. تشمل مجال التطبيق البلورات الضوئيه و مواد البلازمونك. فى هذه الدراسه تم تحضير مجموعه من التركيبات النانو فوتونيه بالاستفاده من اغشيه اكسيد الالومنيوم ذات الثقوب الثنائيه البعد وكذلك البلورات الضوئية متعددة الطبقات احاديه البعد. تم تحضير اغشيه اكسيد الالومنيوم المثقب عن طريق عمليه الاكسدة الثنائيه لرقائق الالومنيوم عاليه الجودة. الخصائص المورفولوجية والهيكلية تم دراستها باستخدام الميكروسكوب الإلكترونى ووحدة اشعه اكس. وتمت التحكم فى المسافة بين الثقوب للعينات عند 100 و 125 نانومتر عن طريق تطبيق جهد 40 و 50 فولت اثناء عمليه التصنيع. كذلك تم التحكم فى قطر الثقب عند 61 و 79 نانومتر عن طريق توسيع الثقوب فى حمض الفوسفات لمده 45 و 55 دقيقه.
تم تطوير تقنية جديدة لتصنيع افلام من الكروم ذات ثقوب نانومتريه على ركيزة من الومنيوم باستخدام الترسيب/التاكل الكهركيميائى في وقت واحد لأغشية اكسيد الالومنيوم. تم دراسة الأشكال التضاريسية للعينات بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح وحيود الأشعة السينية. تكونت اسلاك نانومتريه من اكسيد الومنيوم مرتبه بشكل منتظم بطول 4 ميكرون عند تيار كهربى 2 امبير/سم2 وذلك بعد زمن 30 دقيقه. اظهرت تحاليل حيود الأشعة السينية ان هذه الاسلاك عاليه النقاوه وتاخذ الشكل البلورى المربع. بالإضافة إلى ذلك، تم تشكيل مجموعة سطوح مقعره الشكل فى بعد النانومتر على ركيزة الالومنيوم . عند تيار كهربى 4 امبير/سم2 و زمن ترسيب 45 دقيقه تم الحصول على افلام من الكروم يتميز بوجود تركيبات فى حجم الميكرون و بها ثقوب فى حجم النانو. اظهرت تحاليل أشعة السينية وجود عناصر الكروم , الالومنيوم و الاكسجين. يوجد نوعين من الثقوب باحجام مختلفه فى الافلام. ويعزى المجموعة الأولى إلى انطلاق فقاعات الهيدروجين اثناء ترسيب الكروم فى وجود تيار كهربى عالى. المحموعه الثانيه بسبب التاكل الطولى لاسلاك اكسيد الالومنيوم. وللمقارنه تم ترسيب الكروم عند نفس الظروف على ركيزه من الالومنيوم فكانت افلام الكروم من كرات غير مساميه. تتميز افلام الكروم التى تم تصنيعها بمساحه سطح كبيره لوجود الثقوب النانومتريه بها مما يحسن من استخدامها كركيزه للكشف عن ايونات الزئبق فى الماء باستخدام تقنيه الحث الليزرى للفلورسنس. مع زياده تركيز الزئبق من 1 الى 10 جزئ فى التر ظهرت قمه انبعاث ونحرفت الى الاطوال الموجيه القصيره بمقدار 100 نانومتر. وجود الزئبق على سطح فيلم الكروم المثقب ادى لزياده شده قمه الفلورسنس وذلك بسبب وجود وجود جسيمات نانومتريه من الكروم على سطح الفيلم مما ادي الى تحسين تفاعل الجزيئات مع الضوء.
زينت أغشية اكسيد الالومنيوم بطبقات نانومتريه من النحاس باستخدام جهاز الترسيب المغناطيسى بالترددات اللاسلكية.اخذت طبقات النحاس أشكال تضاريسية مختلفة على السطح العلوي لأغشية اكسيد الالومنيوم مثل طبقة مساميه ثنائية البعد، تجمعات نانويه وكذلك جسيمات نانويه مع تغير زمن الترسيب 1 و 3 و 4 دقيقه. . تميزت الخواص الضوئيه (الانعكاس) للعينات المزينه بالنحاس بوجود رنين بلازمونك طولى وعرضى وكذلك الرتب الاعلى. رنين بلازمونك الرتب الاساسيه والرتب الاعلى تتحرك فى اتجاه الاطوال الموجيه الطويله مع زيادة زمن الترسيب. بينما فى حاله رنين بلازمونك العرضى فانه يتحول من التحرك نحو الاطوال الموجيه الطويله عند زمن ترسيب 3 دقائق الى التحرك نحو الاطوال الموجيه القصيره عند زمن ترسيب 4 دقائق وذلك بسبب تغيير شكل فيلم النحاس المترسب.
الكواشف الضوئيه ذات البلورات الضوئيه ذات لها اهميه بالغه فى الصناعه والطب وكذلك البيئه. تم دراسه البلورات الضوئيه احاديه البعد للكشف عن معامل الانكسار للسوئل العضويه ولقياس تركيز السكر. تم تصنيع البلوره بطريقه ترسيب الأبخرة الكيميائية بمساعد البلازما لمواد اكسيد السليكون ولنترات السليكون على ركيزه من الزجاج ثم طلاء السطح العلوى بطبقه من الذهب لتحسين خصائص البلوره. اظهرت القياسات الاولية وجود فجوه ضوئيه تبداء من طول موجى 615 نانومتر الى 660 نانومتر. بترسيب الذهب ظهر رنين البلازمونك عند 723 نانومتر وحدث زياده فى اتساع الفجوه الضوئيه مع نقص فى النفاذيه. تم قياس مقدار الضوء النافذ من خلال البلوره الضوئيه بعد وضعها فى سوائل مختلفه. وتبين من النتائج العمليه حدوث ازاحه خطيه نحو الاطوال الموجيه الطويله لكل من رنين البلازمونك , الحافه اليسره للفجوه الضوئيه وكذلك للحافه اليمنى. هذه الازاحات طبق للعلاقات
λres = 48.562 n + 669.675,
λL = 46.73 n + 532.04 and
λR = 56.14 n + 640.41
وهذ يعنى ان البلوره لها حساسيه للكشف عن معامل الانكسار للسوائل اكبر من بعض الدراسات السابقه. اما بالنسبه لتركيز السكر فقد وجد علاقه عكسيه لاتساع الفجو الضوئيه مع زياده تركيز السكر. وترجع كل هذه الظواهر الى ان زياده معامل انكسار الوسط المحيط بالبلوه يؤدى الى نقص الفرق بين معامل انكسار الوسط والبلوره مما يؤدى الى تلك الازحات. تتميز البلوره الى انه يمكن استخدامها للكشف عن المواد الكميائيه والطبيه عند درجه حراره الغرفه. بالاضافه انها سهله التصنيع , صغيره الحجم ورخيصه الثمن.
تم تطبيق معادلات المصفوفة الناقله لدراسة التأثير الكهرضوئى على بلوره ضوئية احاديه العد وبها عيب. تتالف البلوره من طبقات متعدده من مادتى نابولات الليثيوم و بوليمر و(البوليسترين). تم دراسه تاثير نطبيق مجال كهربى على انعكاس الضوء من البلوره عند زوايا سقوط مختلفه للضوء المستقطب (الموجه الكهربيه المستعرضه والموجه المغناطيسيه المستعرضه). اظهرت النتائج النظريه عند ثبوت زاويه سقوط الضوء فان الفجوه الضوئيه تتحرك نحو الاطوال الموجيه القصيره مع زياده المجال الكهربى المطبيق. بالاضافه الى ان مكان العيب البلورى يقل خطيا من 1.401 الى 1.379 ميكرون للموجه المغناطيسيه المستعرضه ومن 1.398 الى 1.377 للموجه الكهربيه المستعرضه عند زياده المجال الكهربى من 0 الى 100 فولت لكل ميكرون عند زاويه سقوط 50 درجه. مع تغيير الزاويه من 0 الى 50 درجه مع ثبوت المجال الكهربى المطبق فان الفجوه الضوئيه تزاح نحو الاطوال الموجيه القصيره. بالاضافه الى ان اتساع الفجوه يزيد من 0.334 الى 0.358 للموجه الكهربيه المستعرضه اما اتساع الفجوه للموجه المغناطيسيه المستعرضه فانه يقل من 0.334 الى 0.248 عند تطبيق مجال كهربى شدته 100 فولت لكل ميكرون. هذه الدراسة ذات قيمة في اجهزه الضوئيات والالكترونيات البصرية.