Υπολογιστική μοντελοποίηση και μελέτη διατάξεων γραφενίου για σύγχρονα συστήματα επικοινωνιών

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται δύο διαφορετικοί τύποι μεταεπιφανειών όπου χρησιμοποιείται ως κύριο υλικό το γραφένιο. Αρχικά παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο των μεταϋλικών και των μεταεπιφανειών που είναι αναγκαίο για την καλύτερη κατανόηση της διπλωματικής. Στην συνέχεια αναφέρονται τα απαραίτητα στοιχεία τους για την εύρυθμη λειτουργία τους. Ακόμη παρουσιάζεται η τεχνολογία των ΤΗz αλλά και η εκμετάλλευση τους στην σημερινή εποχή. Επιπροσθέτως αναφέρονται οι βασικές ιδιότητες του γραφενίου και η λειτουργία τους στην παρούσα διπλωματική. Πιο συγκεκριμένα σχεδιάζουμε δύο διατάξεις στο περιβάλλον του λογισμικού με διαφορετικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά αλλά έχοντας κοινό υλικό το γραφένιο. Απόρροια αυτού του γεγονότος είναι ότι το γραφένιο έχει μεταβαλλόμενη, επιφανειακή αγωγιμότητα στο ΤΗz φάσμα συχνοτήτων αλλά και πολύ μικρό μέγεθος στοιχείων (μm). Τέλος για την κατασκευή, σχεδίαση και ανάλυση των μεταεπιφανειών χρησιμοποιήθηκε το CST λογισμικό.

In the present dissertation, two different types of metasurfaces are examined where graphene is used as the main material. First, the theoretical background of the metamaterials and metasurfaces that are necessary for a better understanding of this work is presented. The technology of THz is also presented, as well as its exploitation in the present era. In addition, the basic properties of graphene and their significance in this thesis are mentioned. More specifically, we design two devices in the software platform with different properties and characteristics having the graphene as common material. The consequence of this fact is that graphene has controllable, surface conductivity in the THz frequency range but also very small cell size (μm), without affecting the final result of the simulation. Finally, it is noteworthy that CST software was used for the modeling, design and analysis of the metasurfaces.