Galyum arsenik tabanlı fotoiletken terahertz anten üretim ve iyileştirme çalışmaları

Abstract

Kimyasal malzemelerin tespiti, teşhisi ve ayırt edilmesinde kullanılan en ileri teknolojiksistemlerden bir tanesi de 'Terahertz Zamana Dayalı Spektroskopi – THz-TDS' yöntemidir.Bu sistemlerde çok geniş bantlı Terahertz dalga boyunda ışınım ve algılama aygıtı olarakkullanılan, üretim ve uygulama açısından muadillerinden daha önde gelen cihazların başındaGalyum Arsenik – GaAs – tabanlı fotoiletken antenler gelmektedir. Bu çalışmada buantenlerin, kullanıldıkları spektroskopi sistemlerindeki kritik öneme haiz özellikleriincelenmiş ve bu özellikler göz önünde bulundurularak aygıt üretimleri yapılmıştır. Üretilenbu aygıtlar kurulan masa üstü THz-TDS sisteminde karakterize edilmiş ve ticari ürünlerlekarşılaştırılmıştır. Çalışma sürecinde bu antenler taşınabilir bir spektroskopi sisteminde alıcıve verici olarak kullanılmıştır. Son olarak, üretilen bu antenlerin sistemdeki verimlerininartırılması amacıyla optik nanoanten uygulaması yapılmıştır. Bu amaçla uygulanacaknanoantenlerin bilgisayar ortamında benzetim çalışmaları yapılmış ve üretimine geçilmiştir.Optik nanoanten uygulama çalışmaları sonucunda üretilen fotoiletken antenlerde eşleniğinegöre Terahertz ışınım verimlerinde bant kaybı yaşanmadan bir buçuk katın üzerinde artışsağlanmıştır.

A prominent technique for identification and characterization of chemical materials is'Terahertz Time-Domain Spectroscopy – THz-TDS'. GaAs based photoconductive antennaeis one of the primary devices used as ultra-broadband emitter and receiver devices in thesesystems due to their competitive advantage in production and integration to systems. In thiswork, production of these antennae is carried out by examining and taking into considerationcritical device parameters for such devices used in these spectroscopy systems. Thesemanufactured devices were characterized and compared with commercial equivalents in atabletop THz-TDS system. During this thesis work fabricated antennae were implementedas emitters and receivers for a portable spectroscopy system. Consecutively, opticalnanoantennae were applied to these antennae in order to improve their efficiencies in thesystems. To this end, computer simulations were carried out for these nanoantennae andoptimized designs were fabricated. These nanoantennae applications resulted in more thanone and a half fold increase in emission efficiency without a loss in bandwidth compared totheir identical counterparts.