بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله حسگر زیستی بلور فوتونی گرافنی با هندسه فیبوناچی و تحت پیکربندی منشور بررسی شده است. ساختار باند سیستم تحت مطالعه، حالت های سطح و طیف انعکاس با استفاده از روش مشهور ماتریس انتقال محاسبه شده اند. نتایج نشان میدهند پاشندگی باند و حالت های سطح شدیدا تحت تاثیر هندسه ساختار هستند. علاوه بر این توزیع فضایی دیالکتریک ها نقش اساسی در عملکرد حسگرها بازی میکند. مقایسه حساسیت فازی در حسگر های پیشنهادی نشان میدهد که در ساختارهای با توالی بالاتر فیبوناچی آشکارسازی تغییرات کوچک در ضریب دی الکتریک سطح بسیار قابل ملاحظه است.
کلید واژه- بلور فوتونی، حسگر زیستی، امواج سطحی بلاخ، سنجش فازی، ماتریس انتقال.
-1 مقدمه
مشخصات نوری که در یک محیط دیالکتریک منتشر میشود می-تواند با تغییر مدولاسیون فضایی ثابت دیالکتریک محیط تغییر کند. اگر این تغییرات متناوب باشند، ساختار متناظر بلور فوتونی نامیده میشود. اخیرا ساختارهای با توزیع فضایی تصادفی از ضرایب شکست مواد با ویژگیهای نوری جدید توجهات بسیاری را جلب کرده اند. این ساختارها شبه بلور نامیده میشوند و خواصی بین ساختارهای با نظم کامل و اختلال کامل را دارا هستند.]1[ نوارهای ممنوعه در ساختار باند بلورهای فوتونی بسیاری از خواص بنیادی نور را تغییر میدهند و فرصتهای تحقیقاتی وسیعی را ایجاد میکنند. بررسی هانشان داده اند که این ساختارها از امواج سطحی بلاخ 1 - BSWs - پشتیبانی میکنند.
این امواج در فصل مشترک یک بلور فوتونی قطع شده و یک محیط همگن تشکیل میشوند. امواج سطحی بلاخ در بررسی اندرکنش نور- ماده و حسگری بسیار با ارزش هستند و مطالعات تجربی و تئوری قابلیت این حالتهای سطح را در بحث حسگرها اثبات کرده اند 1]؛.[4علاوه بر هندسه ساختار، ویژگیهای نوری سیستم تحت تاثیر مواد استفاده شده در بلور یا شبه بلور فوتونی نیز تغییر میکند. گرافن یک لایه از اتمهای کربن است که در یک شبکه لانه زنبوری مرتب شده است و به خاطر ویژگیهای الکترونی، نوری و مکانیکی استثنایی هدف بسیاری از مطالعات در حوزه ادوات الکترونیک نوری و نانو الکتریک در سالهای شده است. ساختار باند گرافن منحصر بفرد بوده و باندهای هدایت و ظرفیت در نقاط دیراک با هم در تماس هستند. در این نقاط الکترونها به عنوان الکترونهای دیراک نسبیتی بدون جرم توصیف می-شوند4]؛.[7
-2 مدل تئوری
طرح شماتیک از ساختار حسگر بلور فوتونی در شکل 1 نشان دادهشده است.این توالی های پیشنهادی براساس رابطه ریاضی طراحی شدهاندبطوریکه . طول تناوب سلول واحد - d - در توالی
های فیبوناچی db d ad است . در این رابطه تعدادلایه های ماده A وتعدادلایه های ماده B در توالی فیبوناچیاست. در این ساختارها تک لایه گرافن بین دو ماده دیالکتریک محدود شده است6]و.[5در این مقاله حسگرهای بلور فوتونی گرافنی یک بعدی با توالیهای هندسی فیبوناچی مطالعه میشود.رسانش نوری گرافن توسط رابطه زیر محاسبه میشود6]و:[4ثابت بولتزمن و c پتانسیل شیمیایی است. در نتیجه حضور تکلایه های گرافن، جریان سطحی در مزر بین لایه های دیالکتریک بوجود میآید. میدان های الکتریکی و مغناطیسی در فصل مشترکها باشرایط مرزی زیر به هم مرتبط میشوند:
-3نتایج و بحث
در این مقاله عملکرد حسگر زیستی بلور فوتونی فیبوناچی در توالیهای مختلف مورد بررسی قرار میگیرد. در ساختار تحت بررسی تک لایه های گرافن بین تمام لایه ها قرار میگیرند. لایه ها غیر مغناطیسی فرض میشوند. ضریب شکست مواد بکار رفته در ساختارهای پیشنهادی: 2.22 na ، 1.46 nb، 1.515 n prism و ضریب شکست ماده سطح در حالت خالص و بدون آلودگی 1.33 nsاست. ضخامت لایه های A و B بگونه ایست که ضخامت سلولواحد - d - درتمام توالی های مورد مطالعه ثابت فرضشود : این ساختارها نور فرودی تحت پیکربندی منشور2با مد سطحی در زاویه ای بزرگتر از زاویه بحرانی تزویج میشود. این زاویه تشدید توسط یک دره عمیق در طیف بازتاب قابل درک است.
