Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)Nghiên cứu khả năng điều khiển tần số và biên độ cộng hưởng của vật liệu biến hóa (Metamaterial)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - PHẠM THỊ TRANG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ VÀ BIÊN ĐỘ CỘNG HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIAL) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - PHẠM THỊ TRANG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ VÀ BIÊN ĐỘ CỘNG HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIAL) Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 62.44.01.23 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Vũ Đình Lãm PGS TS Lê Văn Hồng Hà Nội - 2017 i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN .v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẬT LIỆU BIẾN HÓA .5 1.1 Vật liệu biến hóa 1.1.1 Khái niệm vật liệu biến hóa 1.1.2 Phân loại vật liệu biến hóa .7 1.1.3 Một số ứng dụng vật liệu biến hóa 16 1.2 Tổng quan vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ 18 1.2.1 Sự hấp thụ vật liệu truyền thống 18 1.2.2 Cơ chế hấp thụ vật liệu biến hóa 21 1.2.3 Một số phương pháp thiết kế vật liệu biến hóa 24 1.3 Khái quát cộng hưởng điện cộng hưởng từ 25 1.3.1 Phương pháp xác định cộng hưởng điện cộng hưởng từ 25 1.3.2 Đặc điểm cộng hưởng từ bậc cộng hưởng từ bậc 28 1.4 Kết luận chương 1: 30 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu vật liệu biến hóa 31 2.2 Lựa chọn cấu trúc vật liệu 32 ii 2.3 Phương pháp mô hình vật lí dựa mạch LC tương đương 33 2.4 Phương pháp mô vật lý 36 2.4.1 Phương pháp mô sử dụng phần mềm CST .37 2.5 Phương pháp thực nghiệm 42 2.5.1 Công nghệ chế tạo mẫu 44 2.5.2 Phương pháp đo đạc .48 2.6 Phương pháp tính toán tham số hiệu dụng 50 2.7 Kết luận chương 2: 51 CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ CẤU TRÚC LÊN ĐỘ RỘNG VÙNG TỪ THẨM ÂM CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA 52 3.1 Cộng hưởng từ vật liệu biến hóa dựa cấu trúc CWP 53 3.2 Vai trò độ dày lớp điện môi lên mở rộng vùng từ thẩm âm 54 3.2.1 Mô hình lí thuyết 54 3.2.2 Kết mô thực nghiệm 57 3.3 Ảnh hưởng tính bất đối xứng lên độ mở rộng vùng từ thẩm âm vật liệu cấu trúc CWP 61 3.3.1 Mô hình mạch LC tương đương 61 3.3.2 Ảnh hưởng tính bất đối xứng cấu trúc theo phương điện trường 64 3.3.3 Ảnh hưởng tính bất đối xứng cấu trúc theo phương từ trường 69 3.3.4 Ảnh hưởng tính bất đối xứng cấu trúc theo hai phương 70 3.3.5 Ảnh hưởng phân cực sóng điện từ lên vật liệu có cấu trúc CWP 72 3.4 Ảnh hưởng tính bất đối xứng cấu trúc lên độ mở rộng vùng từ thẩm âm vật liệu biến hóa dựa cấu trúc vòng xuyến 72 3.5 Kết luận chương 3: 75 iii CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ ĐẲNG HƯỚNG .77 SÓNG ĐIỆN TỪ .77 4.1 Vật liệu biến hóa hấp thụ chiều sóng điện từ 77 4.1.1 Vật liệu biến hóa hấp thụ cấu trúc CW 77 4.1.2 Cấu trúc hình vuông .79 4.1.3 Cấu trúc vòng xuyến 81 4.2 Vật liệu biến hóa hấp thụ đẳng hướng sóng điện từ 84 4.2.1 Vật liệu biến hóa hấp thụ dựa cấu trúc CWP 84 4.2.2 Vật liệu biến hóa cấu trúc cặp hình vuông 86 4.2.3 Vật liệu biến hóa cấu trúc cặp vòng xuyến 97 4.3 Kết luận chương 4: 102 KẾT LUẬN CHUNG 103 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 105 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 106 DANH MỤC NGHIÊN CỨU KHÁC .107 TÀI LIỆU THAM KHẢO .108 PHỤ LỤC 114 iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS TS Vũ Đình Lãm PGS TS Lê Văn Hồng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác NGHIÊN CỨU SINH Phạm Thị Trang v LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới PGS TS Vũ Đình Lãm PGS TS Lê Văn Hồng Các thầy tận tình hướng dẫn, định hướng kịp thời tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thanh Tùng giúp đỡ động viên trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn thành viên nhóm nghiên cứu Metamaterial – Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm KH &CN Việt Nam: NCS Bùi Sơn Tùng, ThS Nguyễn Hoàng Tùng, NCS Bùi Xuân Khuyến, NCS Phạm Văn Tưởng, NCS Đặng Hồng Lưu, TS Nguyễn Thị Hiền, TS Đỗ Thành Việt, TS Lê Đắc Tuyên, ThS Nguyễn Văn Cường, KS Bùi Hữu Nguyên, ThS Lương Minh Anh, CN Trịnh Thị Giang, CN Vũ Đình Quý, CN Lê Đình Hải,… giúp đỡ, tương trợ suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu nhóm Tôi xin gửi tình cảm, yêu mến lòng biết ơn đến thầy cô, anh, chị, em Phòng Vật lý Vật liệu từ Siêu dẫn hết lòng giúp đỡ, chia sẻ, động viên tinh thần suốt thời gian làm luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học Vật liệu, Phòng thí nghiệm trọng điểm – Viện Khoa học Vật liệu, Viện KH&CN tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất, thủ tục hành chính, hỗ trợ kinh phí… giúp hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Mỏ - Địa chất, môn Vật lý, Khoa Khoa học Cơ nơi công tác tạo điều kiện cho thời gian công việc quan, tạo thuận lợi để thực luận án Xin cảm ơn anh chị đồng nghiệp Bộ môn, Khoa giúp đỡ, động viên tinh thần, chia sẻ gánh vác công việc trường suốt thời gian thực luận án Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình mình, quan, cá nhân, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt để thực đề tài nghiên cứu NGHIÊN CỨU SINH Phạm Thị Trang vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt CW Cut – Wire Dây bị cắt CWP Cut – Wire Pair Cặp dây bị cắt CST Computer Simulation Technology Bằng công nghệ mô FIT Finite Integration Technique Kỹ thuật tích phân hữu hạn FN Fishnet Cấu trúc dạng lưới LHM Left - Handed Metamaterial Vật liệu chiết suất âm MM Metamaterial Vật liệu biến hóa MA Metamaterial Absorber Vật liệu biến hóa hấp thụ MPA Metamaterial Perfect Absorber Vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối NRI Negative Refractive Index Chiết suất âm NIM Negative Index Material Vật liệu chiết suất âm NIR Near Infrared Hồng ngoại gần SRR Split – Ring Resonator Vòng cộng hưởng vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Kết so sánh phụ thuộc tần số cộng hưởng từ theo độ dày điện môi ứng với mô phỏng, thực nghiệm, tính toán lý thuyết 58 Bảng 3.2: Số liệu phụ thuộc độ mở rộng vùng từ thẩm âm tần số cộng hưởng với giá trị độ dày điện môi td 61 Bảng 4.1: Tần số cộng hưởng từ theo giá trị m 89 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu trúc vật liệu truyền thống vật liệu biến hóa Hình 1.2: Giản đồ biểu diễn mối liên hệ µ ε Hình 1.3: (a) Cấu trúc dây kim loại xếp tuần hoàn với bán kính dây r khoảng cách dây a, (b) Sự phụ thuộc độ điện thẩm vào tần số Hình 1.4: (a) Cấu trúc vòng cộng hưởng có rãnh (SRR), cấu trúc dây kim loại bị cắt định hướng điện trường ngoài, (b) Mô hình mạch điện LC tương đương .9 Hình 1.5: Sơ đồ cấu trúc SRR cấu trúc SRR dãy tuần hoàn .10 Hình 1.6: (a) Nguyên lý hoạt động SRR để tạo µ < 0, (b) Độ từ thẩm hiệu dụng cho mô hình SRR với giả thiết vật liệu tổn hao 11 Hình 1.7: (a) Cấu trúc SRR phân cực sóng điện từ; (b) Sự biến đổi từ cấu trúc SRR thành cấu trúc CWP .12 Hình 1.8: (a) Vật liệu có chiết suất âm hoạt động tần số GHz, (b) Phổ phản xạ truyền qua vật liệu có cấu trúc hình (a) 14 Hình 1.9: a) Sự kết hợp kim loại liên tục CWP tạo cấu trúc 14 kết hợp cho n < 0, b) Cấu trúc dạng lưới - FN cấu trúc biến đổi 14 cấu trúc kết hợp 14 Hình 1.10: (a) Cấu trúc CWP, (b) Cấu trúc hình hoa 15 Hình 1.11: (a) Các thành phần cấu trúc, (b) Phổ phản xạ, phổ truyền qua, phổ hấp thụ MPA tìm Landy năm 2008 16 Hình 1.12: Nguyên tắc hoạt động siêu thấu kính 17 Hình 1.13: (a) Nguyên lý hoạt động áo choàng tàng hình (b) Ánh sáng bị bẻ cong không phản xạ vật thể “tàng hình” 17 Hình 1.14: Mô tiêu tán lượng sóng điện từ cấu trúc Landy 22 102 Kết cho thấy, có phối hợp trở kháng tốt tần số cộng hưởng bậc ứng với w = 4.3 mm Vậy xuất cộng hưởng từ bậc vùng bước sóng thỏa mãn lý thuyết môi trường hiệu dụng Tính chất hấp thụ tuyệt đối vật liệu đạt thông qua việc điều khiển tham số hiệu dụng (ɛ µ) mà không cần giảm kích thước ô sở 4.3 Kết luận chương 4: Chương nghiên cứu tính chất hấp thụ đẳng hướng sóng điện từ vật liệu biến hóa dựa cộng hưởng từ cộng hưởng điện sử dụng cấu trúc hình vuông, cấu trúc kim cương vòng xuyến Kết cho thấy, điều khiển cách độc lập tần số cộng hưởng từ điện vật liệu Khi hai cộng hưởng điện từ chồng chập nhau, vật liệu hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ Đặc biệt cấu trúc vòng xuyến, luận án thành công không việc chế tạo vật liệu hấp thụ đẳng hướng sóng điện từ cộng hưởng bậc mà thành công việc hấp thụ đẳng hướng sóng điện từ cộng hưởng bậc mà không cần giảm kích thước ô sở 103 KẾT LUẬN CHUNG Luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng cấu trúc, tham số cấu trúc phân cực sóng điện từ lên tính chất vật liệu biến hóa như: tần số độ rộng từ thẩm âm, tính chất hấp thụ sóng điện từ vật liệu Luận án thực dựa việc kết hợp mô hình vật lý, mô thiết kế cấu trúc, chế tạo kiểm chứng phép đo thực nghiệm Luận án thu số kết mới, tóm lược số kết luận sau đây: Đã chế tạo thành công vật liệu biến hóa có tính chất khác (độ từ thẩm âm, hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ chiều hấp thụ đẳng hướng) dựa cấu trúc khác nhau: Cặp dây bị cắt, cấu trúc hình vuông, cấu trúc kim cương, cấu trúc vòng xuyến phương pháp quang khắc Đã nghiên cứu ảnh hưởng phân cực sóng điện từ lên tính chất hấp thụ vật liệu Kết cho thấy vật liệu biến hóa có cấu trúc CWP phụ thuộc mạnh vào phân cực sóng điện từ, vật liệu có cấu trúc hình vuông, kim cương vòng xuyến không phụ thuộc vào phân cực sóng điện từ tính chất đối xứng cấu trúc Đã nghiên cứu ảnh hưởng độ dày lớp điện môi lên tần số cộng hưởng độ rộng vùng tần số có độ từ thẩm âm vật liệu biến hóa có cấu trúc cặp dây bị cắt thông qua mô hình tương tác nội (giữa kim loại ô sở) Kết cho thấy độ dày lớp điện môi tăng, tần số cộng hưởng độ rộng vùng tần số có độ từ thẩm âm tăng Kết mô so sánh với kết tính toán từ mô hình mạch điện LC kiểm chứng thực nghiệm Đây kết quan trọng góp phần để nghiên cứu vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ có dải làm việc rộng hay vật liệu biến hóa có chiết suất âm Bằng mô hình lý thuyết sử dụng mạch điện tương đương LC phương pháp mô phỏng, luận án tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng tính bất đối xứng cấu trúc ô sở (cấu trúc CWP cấu trúc vòng xuyến) lên việc mở rộng dải tần có độ từ thẩm âm Kết cho thấy tính chất bất đối xứng dọc theo chiều dài 104 CW ảnh hưởng mạnh đến việc mở rộng dải tần làm việc từ 12.8 đến 27.8% ∆l thay đổi từ đến 2.5td Trong đó, độ mở rộng ảnh hưởng không đáng kể tính chất đối xứng theo chiều rộng Mô hình xây dựng cho vật liệu biến hóa hoạt động tần số GHz mà tần số THz Kết thực nghiệm trùng khớp với kết thu từ mô tính toán lý thuyết Đã thiết kế điều khiển tính chất hấp thụ đẳng hướng sóng điện từ vật liệu biến hóa dựa cộng hưởng từ cộng hưởng điện sử dụng cấu trúc hình vuông, cấu trúc kim cương vòng xuyến Kết cho thấy tần số cộng hưởng từ cộng hưởng điện vật liệu điều khiển cách độc lập Hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ thu hai cộng hưởng chồng chập lên Đặc biệt cấu trúc vòng xuyến không thành công việc chế tạo vật liệu hấp thụ đẳng hướng sóng điện từ cộng hưởng bậc mà thành công việc hấp thụ đẳng hướng sóng điện từ cộng hưởng bậc mà không cần phải giảm kích thước ô sở 105 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Xây dựng sở vật lý để nghiên cứu vật liệu biến hóa hoạt động vùng sóng tần số THz Nghiên cứu đặc tính điện từ siêu vật liệu biến hóa vùng tần số THz Thiết kế chế tạo siêu vật liệu biến hóa hoạt động vùng tần số THz 106 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN P T Trang, B H Nguyen, Đ H Tiep, L M Thuy, V D Lam, N T Tung, “Symmetry - Breaking metamaterials enabling Broadband negative permeability”, Journal of Electronic Materials 45, (2016) P T Trang, N H Tung, L D Tuyen, T B Tuan, T T Giang, P V Tuong, and V D Lam, "Resonance-based metamaterial in the shallow sub-wavelength regime: negative refractive index and nearly perfect absorption", Adv Nat Sci: Nanosci Nanotechnol 7, 045002 (2016) D T Anh, D T Viet, P T Trang, N M Thang, H Q Quy, N V Hieu, V D.Lam, N T Tung, "Taming electromagnetic metamaterials for isotropic perfect absorbers”, AIP Adv 5, 077119 (2015) P T Trang, T B Tuan, T T Giang, N H Tung and V D Lam, “The influences of the dielectric layer thickness the negative permeability in Metamaterials”, The 8th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN2016), 8-12 November, trang 195 (2016) - Ha Long City, Vietnam P T Trang, B H Nguyên, T T Giang, P V Tuong, N T Tung, V D Lam, “Vật liệu biến hóa meta có chiết suất âm hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ dựa cấu trúc vòng xuyến”, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ SPMS (2015), Tp Hồ Chí Minh trang 160 N H Tung, B H Nguyen, P T Trang, L Đ Hai, V D Lam, N T Tung, " A combined solution for determination of multi-branched refractivenindex in 1D metamaterials", ISSN 1859 – 1043, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ Quân sự, trang (2015) 107 DANH MỤC NGHIÊN CỨU KHÁC L M Anh, P T Trang, D M Tuan, N T Tung, V D Lam, "An optimal design towards metamaterial perfect absorber at THz frequencies", the 7th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2014), 2-6 November, trang 180 (2014) - Ha Long City, Vietnam V D Lam, N T Tung, D T Viet, N T Hien, B S Tung, P T Trang, L V Hong, "Một số kết nghiên cứu siêu vật liệu biến hóa metamaterials Viện Khoa học Vật liệu”, tuyển tập Hội nghị Khoa học kỷ niệm 40 năm Viện Hàn lâm KHCNVN – Hà Nội 07/10/2015 D T Viet, N T Hien, P V Tuong, N Q Minh, P T Trang, L N Le, Y P Lee, V D Lam, "Perfect absorber metamaterials: peak, multi-peak and broadband absorption” Opt Comm 322, 209 (2014) N T Hien, L N Le, P T Trang, B S Tung, N D Viet, P T Duyen, N M Thang, D T Viet, Y P Lee, V D Lam, N T Tung, “Characterizations of a thermo-tunable broadband fishnet metamaterial at THz frequencies”, Comp.Mat.Sci 103, 189 (2015) 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO D Smith, W J Padilla, D Vier, S C Nemat-Nasser, and S Schultz, "Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity", Phys Rev Lett 74, 4184 (2000) V G Veselago, "The electrodynamics of substances with negative ε and μ", Sov Phys Usp 10, 509 (1968) J B Pendry, D Schurig, and D R Smith, "Controlling electromagnetic fields", Science 312, 312 (2006) N I Landy, S Sajuyigbe, J Mock, D R Smith, and W J Padilla, "Perfect metamaterial absorber", Physical review letters 100, 207402 (2008) B S Tung, D H Luu, V D Lam, "Metamaterial - enhanced vibiational absorption spectrocopy for the detection of protein molecules", Sci Rep 6, 32123 (2016) N T Hien, Y Sen V E A Guy, L Peter, V D Lam, "Broadband negative refractive index obtained by plasmonic hybridizatiob in metamaterials", Applied Physics Letters 109, 22 (2016) D T Viet, N T Hien, P V Tuong, N Q Minh, P T Trang, L N Le, Y P Lee, and V D Lam, "Perfect absorber metamaterials: peak, multi-peak and broadband absorption", Opt Comm 322, 209 (2014) N W Ashcroft and N D Mermin, " Solid State Physics", Saunders College, Philadelphia 673, (1976) Đ T V Luận án Tiến sỹ, "Nghiên cứu chế tạo tính chất hấp thụ tuyệt đối sóng vi ba vật liệu meta (Metamaterial)", ĐHBK Hà Nội (2015) 10 S R S E Hondebrink, and W Steenbergen, "Towards acousto-optic tissue imaging with nanosecond laser pulses", Opt Express 22, 3564 (2014) 11 Y Wu, J Li, Z Zhang, and C Chan, "Effective medium theory for magnetodielectric composites: beyond the long-wavelength limit", Phys Rev B 74, 085111 (2006) 12 S A Ramakrishna and T M Grzegorczyk, "Physics and Applications of Negative Refractive Index Materials", CRC Press, New York (2009) 13 J B Pendry, A J Holden, W J Stewart, and I Youngs, "Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures", Phys Rev Lett 76, 4773 (1996) 14 Z Ye, "Concerning Negative Refraction and Left-Handed Materials", Chinese Journal of Physics 43, (2005) 109 15 J B Pendry, A J Holden, D J Robbins, and W J Stewart, "Transactions on Microwave Theory and Techniques", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 47, 2075 (1999) 16 A Wolski, "Theory of electromagnetic fields", (2014) 17 V D Lam, J B Kim, S J Lee, and Y P Lee, "Left-handed behavior of combined and fishnet structures", J Appl Phys 103, 033107 (2008) 18 S Resink, E Hondebrink, and W Steenbergen, "Towards acousto-optic tissue imaging with nanosecond laser pulses.", Opt Express 22 3564 (2014) 19 P V Tuong, J W Park, V D Lam, W H Jang, E H Choi, S A Nikitov, and YoungPak Lee, "Negative Refractive Index at the Third-Order Resonance of Flower-Shaped Metamaterial", Journal of Lightwave Technology 30, 22 (2012) 20 J B Pendry, "Negative refraction makes a perfect lens", Phys Rev Lett 85, 3966 (2000) 21 G V E Grbic, "Overcoming the diffraction limit with a planar left-handed transmission-line lens", Phys Rev Lett 92, 117403 (2004) 22 N X Fang, "Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens", Science 308, 53 (2005) 23 D Schurig, J J Mock, and B J Justice, "Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies", Science 314, 977 (2006) 24 J Y Chin, M Lu, and T J Cui, "Metamaterial polarizers by electric-fieldcoupled resonators", Appl Phys Lett 93, 251903 (2008) 25 F Lan, Z Yang, L Qi, X Gao, and Z Shi, "Terahertz dual-resonance bandpass filter using bilayer reformative complementary metamaterial structures", Opt Lett 39, 1709 (2014) 26 N Engheta, "An idea for thin subwavelength cavity resonators using metamaterials with negative permittivity and permeability", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters 1, 10 (2002) 27 J G Park, K C Yoon, and J C Lee, "A new compact narrow bandwidth slow-wave band-pass filter with high-Q resonators using μ-near zero metamaterial", Microw Opt Technol Lett 56, 1956 (2014) 28 H J Lee and J G Yook, "Biosensing using split-ring resonators at microwave regime", Applied Physics Letters 92, 254103 (2008) 29 X Yan, X Zhang, L Liang, and J Yao, "Research Progress in the Application of Biosensors by Using Metamaterial in Terahertz Wave", (2014) 30 M A El-Aasser, "Design optimization of nanostrip metamaterial perfect absorbers ", J Nanophoton 8, 083085 (2014) 110 31 N I Landy, S Sajuyigbe, J Mock, D Smith, and W Padilla, "Perfect metamaterial absorber", Physical review letters 100 207402 (2008) 32 X Zhao, K Fan, J Zhang, H R Seren, G D Metcalfe, M Wraback, R D Averitt, and X Zhang, "Design, fabrication and characterization of tunable perfect absorber on flexible substrate", MEMS 84, (2014) 33 W Padilla, "Metamaterial Electromagnetic Wave Absorbers", 70 (2007) 34 R A Wood, "In Infrared Detectors and Emitters: Materials and Devices", Kluwer Academic Publishers, Norwell,USA (2001) 35 R W Whatmore and R Watton, "In Infrared Detectors Emitters:Materials and Devices", Meas Sci.and Tech 14, 916 (2013) 36 J Lehman, C Engtrakul, T Gennett, and A C Dillon,Appl Opt 44, 483 (2005) 37 N Liu, M Mesch, T Weiss, M Hentschel, and H Giessen, "Infrared perfect absorber and its application as plasmonic sensor", Nano Letts 10, 2342 (2010) 38 L Z a M Q J Hao, "Nearly total absorption of light and heat generation by plasmonic metamaterials", Phys Rev B 83 165107 (2011) 39 W Cai and V M Shalaev, "Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications", Springer, NewYork 3rd ed (2010) 40 J D Jackson, "Classical Electrodynamics", Wiley & Sons 41 H T Chen, "Interference theory of metamaterial perfect absorbers", Opt Express 20, 7165 (2012) 42 N I Landy, C M Bingham, T Tyler, N Jokerst, D R Smith, and W J Padilla, "Design, theory, and measurement of a polarization-insensitive absorber for terahertz imaging", Phys Rev B 79, 125104 (2009) 43 B Wang, T Koschny, and C M Soukoulis, "Wide-angle and polarizationindependent chiral metamaterial absorber", Phys Rev B 80, 033108 (2009) 44 Y J Kim, Y J Yoo, K W Kim, J Y Rhee, Y H Kim, and Y P Lee, "Dual broadband metamaterial absorber", Opt Express 23, 3861 (2015) 45 B Ni, X S Chen, J Y Ding, G H Li, and W Lu, "Impact of resonator rotational symmetry on infrared metamaterial absorber", In 2013 13th International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices (NUSOD) 37, (2013) 46 A Ishikawa and T Tanaka, "Three-Dimensional Plasmonic Metamaterials and Their Fabrication Techniques", IEEE J Sel Top Quantum Electron 19, 4700110 (2013) and (1999) 111 47 L Li, J Wang, H Du, J Wang, S Qu, and Z Xu, "A band enhanced metamaterial absorber basedon E-shaped all-dielectric resonators", Aip Advances 5, 017147 (2015) 48 C Sabah, F Dincer, M Karaaslan, E Unal, O Akgol, and E Demirel, "Perfect metamaterial absorber with polarization and incident angle independencies based on ring and cross-wire resonators for shielding and a sensor application", Opt Comm 322, 137 (2014) 49 M K Hedayati, M Javaherirahim, B Mozooni, R Abdelaziz, A Tavassolizadeh, V S K Chakravadhanula, V Zaporojtchenko, T Strunkus, F Faupel, and M Elbahri, "Design of a Perfect Black Absorber at Visible Frequencies Using Plasmonic Metamaterials", Adv Mater 23, 5410 (2011) 50 X Zhao, K Fan, J Zhang, H R Seren, G D Metcalfe, M Wraback, R D Averitt, and X Zhang, "Optically tunable metamaterial perfect absorber on highly flexible substrate", Sensors and Actuators A: Physical 231, 74 (2015) 51 M Maragkou, "Thermally tunable", Nature Materials 14, 463 (2015) 52 H T Chen, W J Padilla, J M O Zide, A C Gossard, A J Taylor, and R D Averitt, "Active terahertz metamaterial devices", Nature 444, 597 (2006) 53 T Deng, R Huang, M.-C Tang, and P K Tan, "Tunable reflector with active magnetic metamaterials", Opt Express 22, 6287 (2014) 54 N T Tung, T X Hoai, V D Lam, J W Park, V T Thuy, and Y P Lee, "Perfect impedance-matched left-handed behavior in combined metamaterial", Eur Phys J B 74, 47 (2010) 55 N V Dung, Y J Yoo, Y P Lee, N T Tung, B S Tung, and V D Lam, "Polarization Dependence of the Metamagnetic Resonance of Cut-wire-pair Structure by Using Plasmon Hybridization", J Korean Phys Soc 65, 70 (2014) 56 X Chen, T M Grzegorczyk, B I Wu, J Pacheco, and J A Kong, "Robust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials", Phys Rev E 70, 016608 (2004) 57 P V Tuong, Y J Yoo, J W Park, Y J Kim, K W Kim, Y H Kim, H Cheong, L Y Chen, and Y P Lee, "Multi-plasmon-induced perfect absorption at the third resonance in metamaterials", J Opt 17, 125101 (2015) 58 J Zhou, E N Economon, T Koschny, and C M Soukoulis, "Unifying approach to left-handed material design", Opt Lett 31, 3620 (2006) 59 N T Tung, J W Park, Y P Lee, V D Lam, and W H Jang, "Detailed Numerical Study of Cut-wire Pair Structures", J Korean Phys Soc 56, 1291 (2010) 112 60 V D Lam, N T Tung, M H Cho, J W Park, J Y Rhee, and Y P Lee, "Influence of lattice parameters on the resonance frequencies of cut-wire medium", J Appl Phys 105, 113102 (2009) 61 V D Lam, J B Kim, N T Tung, S J Lee, Y P Lee, and J Y Rhee, "Dependence of the distance between cut-wire-pair layers on resonance frequencies", Opt Express 16, 5934 (2008) 62 CST,"Computer Simulation Technology 3D EM Field Simulation", http://www.cst.com/ 63 ANSYS, "Simulation Driven Product Development ANSYS HFSS", http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Electromagnetics/H igh-Performance+Electronic+Design/ANSYS+HFSS 64 COMSOL, "Multiphysics Modeling and Simulation Software", http://www.comsol.com 65 T Weiland, "A discretization method for the solution of Maxwell's equations for six-component fields", AEÜ 31, 116 (1977) 66 V D Lam, B S Tung, N T Hien, L V Hong, and N T Tung, "Design and fabrication of metamaterials operating at GHz frequencies", Tạp chí Khoa học Công nghệ 51, 148 (2013) 67 L M Anh, P T Trang, D M Tuan, N T Tung, and V D Lam, "An optimal design towards metamaterial perfect absorber at THz frequencies", the 7th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2014) 2-6 November, (2014 ) 68 https://en.wikipedia.org/wiki/Multiphoton - lithography 69 Z H Jiang, S T Yun, D H Werner, and T S Mayer, "Conformal Dual-Band Near-Perfectly Absorbing Mid-Infrared Metamaterial Coating", ACS Nano 5, 4641 (2011) 70 C M Watts, X Liu, and W J Padilla, "Metamaterial Electromagnetic Wave Absorbers", Advanced Materials 24, 98 (2012) 71 A M Nicolson and G F Ross, "Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques", Instrum Meas IEEE Trans 19 377 (1970) 72 Y J Yoo, Y J Kim, P V Tuong, J Y Rhee, K W Kim, W H Jang, and Y Lee, "Polarization-independent dual-band perfect absorber utilizing multiple magnetic resonances.", Opt Express 21(26), 32484 (2013) 73 Z Wei, Y Cao, J Han, C Wu, Y Fan, and H Li, "Broadband negative refraction in stacked fishnet metamaterial", Appl Phys Lett 97, 141901 (2010) 113 74 B Kante, S N Burokur, A Sellier, A D Lustrac, and J M Lourtioz, "Controlling plasmon hybridization for negative refraction metamaterials", Phys Rev B 79, 075121 (2009) 75 N T Tung, D T Viet, B S Tung, N V Hieu, P Lievens, and V D Lam, "Broadband Negative Permeability by Hybridized Cut-Wire Pair Metamaterials", Appl Phys Express 5, 112001 (2012) 76 N T Tung, B S Tung, P Lievens, E Janssens, and V D Lam, "Broadband negative permeability using hybridized metamaterials: Characterization, multiple hybridization, and terahertz response", J Appl Phys 116, 083104 (2014) 77 N T Tung, Y P Lee, T X Hoai, and V D Lam, "Impact of Geometrical parameters on transmission properties of cut-wire pair structure", J Nonlinear Opt Phys Mater 18, 489 (2009) 78 L Solymar and E Shamonia, "Waves in metamaterials by solymar and shamonia", (2009) 79 J Grant, I J H McCrindle, C Li, and a D R S Cumming, "Multispectral metamaterial absorber", Opt Lett 39, 1227 (2014) 80 J Zhu, Z Ma, W Sun, F Ding, Q He, L Zhou, and Y Ma, "Ultra – broadband terahertz metamaterial absorber", Appl Phys Lett 105, 021102 (2014) 81 P V Tuong, J W Park, V D Lam, W H Jang, E H Choi, S A Nikitov, and Y Lee, "Negative Refractive Index at the Third-Order Resonance of Flower-Shaped Metamaterial", J Light Tech 30, 3451 (2012) 82 D T Viet, N T Tung, N T Hien, Y P Lee, B S Tung, and V D Lam, "Multi-plasmon resonances supporting the negative refractive index in “single-atom” metamaterials," J Nonlinear Opt Phys Mater 21, 12500191 (2012) 114 PHỤ LỤC I Xây dựng công thức tính hệ số tự cảm Lm, điện dung Cm cấu trúc CWP Điện dung Cm Công thức tính điện dung Cm (3.1) sử dụng báo Zhoo [59] Hệ số tự cảm Lm Bước 1: Áp dụng định luật Ampere cho cấu trúc CWP Bdl 0 I 0 I (C ) B1 0 I w ts Từ trường tổng hợp cấu trúc: B B1 0 I w ts Bước 2: Năng lượng từ trường dây dẫn: 115 1 0 I tslw W= B.H dV 2V 0 ( w t s ) 2 Mà lượng cuộn cảm: W Lout I 2 Lout t lw 2 0d 2 I ( w ts ) Bước 3: Ta có lượng hỗ cảm: 1 0 I tsl W MI 20 ( ts ) 2 Do độ hỗ cảm M CW: M 0tsl ( ts )2 Bước 4: Độ tự cảm toàn phần cặp CW là: Ltotal = Lout - 2M Ltotal 0td l 20t sl 0l td 2ts ( ts ) ( ts ) ( ts ) Độ tự cảm CW là: Lm Ltotal 0l td 2ts 2( ts ) (3.1) 116 II Xây dựng biểu thức độ mở rộng tương đối vùng từ thẩm âm cấu trúc bất đối xứng so với cấu trúc đối xứng - Độ mở rộng tương đối vùng từ thẩm âm cấu trúc bất đối xứng so với cấu trúc đối xứng t f f f f C1 1 1 d 1 f f1 f1 C2 td (3.13) - Tỉ số độ thay đổi điện dung so với giá trị ban đầu: C C2 C1 C2 1 1 1 C1 C C1 C1 td 1 C2 td (3.14) - Mối liên hệ bề dày td + td độ dịch ∆l: Theo Pitago: td td td2 l 2 Từ ta được: l t d 1 1 td td (3.15) ... QUAN VẬT LIỆU BIẾN HÓA .5 1.1 Vật liệu biến hóa 1.1.1 Khái niệm vật liệu biến hóa 1.1.2 Phân loại vật liệu biến hóa .7 1.1.3 Một số ứng dụng vật liệu biến hóa. .. Số lượng nhà khoa học nghiên cứu vật liệu biến hóa số lượng công trình nghiên cứu khoa học công bố liên quan đến vật liệu tăng đột biến năm vừa qua Gần nghiên cứu vật liệu biến hóa quan tâm nghiên. .. VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - PHẠM THỊ TRANG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ VÀ BIÊN ĐỘ CỘNG HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU BIẾN