Registration Number
0824U000710, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
22-02-2024
popup.evolution
o
Title
Diffraction radiation from dielectric, silver and graphene circular nanowire configurations excited by modulated electron beam
Author
Dariia O. Herasymova,
popup.head Mykola T. Cherpak
popup.head Serhii V. Dukhopelnykov
popup.opponent Mykhaylo I. Andriychuk
popup.opponent Volodymyr V. Yachin
popup.review Kostyantyn Y. Sirenko
popup.review Serhii O. Steshenko
popup.rada
O. Ya. Usikov Institute for Radiophysics and Electronics NAS of Ukraine
Description
Мета роботи - аналіз резонансних ефектів у ДВ у присутності конфігурацій з одиничних круглих у поперечному перерізі нанониток, виготовлених з діелектриків, благородних металів та вкритих графеном, а також структур з їх скінченного числа, які збуджуються гармонійно модульованим пучком заряджених частинок. Об’єкт досліджень – явища розсіяння та поглинання модульованого поля електронного пучка конфігураціями скінченного числа круглих нанониток і нанотрубок, а також задачі на власні значення для таких круглих відкритих резонаторів з графеновим покриттям. Теоретичні та практичні результати. Запропонований метод і розроблені чисельні алгоритми мають контрольовану точність і можуть бути застосовані для надійного та ефективного обчисленняхарактеристик розсіювання та поглинання нанонитковими конфігураціями, виготовленими з діелектрика, благородного металу та графену, з використанням помірного комп’ютерного обладнання. Новизна наукових результатів. Вперше продемонстровано, що при зміщенні траєкторії пучка у спектрах ДВ з’являються раніше відсутні резонанси, пов’язані з супермодами даймера з двох оптично зв’язаних нанониток, поля яких ортогональні, в сенсі симетрії, до поля пучка; інтенсивності нових резонансних піків пропорційні зсуву пучка. Вищевказаний ефект виявлено для високодобротних супермод даймерів з діелектричних ниток з великим показником заломлення, тонких нанотрубок з благородних металів і ниток з графеновим покриттям при досить високих значеннях хімічного потенціалу графену. Також, при аналізі ДВ від скінченних решіток з багатьох нанониток, вкритих графеном, виявлено, що у спектрах потужності ДВ домінують резонанси на плазмонних модах кожної нитки та на граткових модах всієї решітки; інтенсивність граткових резонансів залежить від кількості ниток. Вперше проведено аналіз порогових умов для плазмонних мод нанолазера на основі даймеру з двох графенових нанотрубок з посилюючим матеріалом всередині. Показано, що одна з супермод даймеру має поріг, нижчий за моду одиничної нанотрубки. Нарешті, Оптичну теорему вперше адаптовано до ефекту ДВ модульованого пучка електронів. Методи досліджень. Теорія двовимірних крайових задач класичної електродинаміки. Що стосується графенових покриттів, то вони вважаються провідними трубками нульової товщини. Тут формалізм Кубо застосовано для характеристики поверхневого імпедансу графена з комплексним значенням, а для графену запитуються граничні умови резистивного типу. Крім того, ми використовуємо круглу форму нанониток і застосовуємо розкладання поля в ряди Фур’є в локальних полярних координатах кожної нитки в поєднанні з теоремою додавання Графа для циліндричних функцій. При підстановці в граничні умови це призводить до матричних рівнянь Фредгольма другого роду для коефіцієнтів розширення поля. Отже, така техніка належить до сімейства методів аналітичної регуляризації (МАР). Природа Фредгольма гарантує збіжність розв’язків усічених матричних рівнянь до точних розв’язків, якщо число зрізання стає більшим. Ступінь упровадження. Отримані результати чисельного аналізу характеристик розсіяння і поглинання та картини дальнього й ближнього поля ДВ від пучка заряджених частинок, що рухається поблизу різноманітних нанониткових розсіювачів та їхніх граток, мають фундаментальне значення для подальшого розвитку наноелектроніки та розробки нанорозмірних моніторів положення пучка й елементів діелектричних лазерних прискорювачів; аналіз порогових умов для плазмонних мод нанолазерів, розглянутих у дисертації, може допомогти у створенні нових більш ефективних нанолазерів, що перестроюються електростатичним чином. Сфера використання. Розроблені ефективні й збіжні коди для обчислення характеристик розсіяння та поглинання, а також частот і порогів власних мод, дозволяють використовувати їх як ядро в кодах для чисельної оптимізації оптичних конфігурацій, ключовими елементами яких є кругові нанонитки.
Registration Date
2024-01-30
popup.nrat_date
2024-01-30 / 2026-07-01
