Волноводные моды в планарной структуре "графен-полупроводник-графен"

Волноводные моды в планарной структуре "графен-полупроводник-графен"

Автор: Абрамов Алексей Сергеевич, Евсеев Дмитрий Александрович, Семенцов Дмитрий Игоревич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 3 т.44, 2020 года.

Бесплатный доступ

Исследуются волноводные режимы оптического диапазона в плёнке полупроводника с обкладками из графена. Показана зависимость модовых характеристик от химического потенциала графена и толщины плёнки. Построены дисперсионные зависимости для первых волноводных мод, частотные зависимости их групповой и фазовой скоростей, распределение плотности потока энергии в структуре. Показано наличие спектральных интервалов, в которых наблюдается малая фазовая и отрицательная групповая скорость волноводных мод. Установлена возможность перестройки волноводного режима за счёт изменения химического потенциала графена и толщины плёнки полупроводника.

Еще

Дисперсия, графен, полупроводниковый волновод, медленные волны, отрицательная групповая скорость

Короткий адрес: https://sciup.org/140249996

IDR: 140249996   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-648

Список литературы Волноводные моды в планарной структуре "графен-полупроводник-графен"

  • Falkovsky, L.A. Optical far-infrared properties of a graphene monolayer and multilayer / L.A. Falkovsky, S.S. Pershoguba // Physical Review B. - 2007. - Vol. 76. - 153410.
  • Hanson, G.W. Dyadic Green's functions and guided surface waves for a surface conductivity model of graphene / G.W. Hanson // Journal of Applied Physics. - 2008. - Vol. 103. - 064302.
  • Castro Neto, A.H. The electronic properties of graphene / A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim // Reviews of Modern Physics. - 2009. - Vol. 81. - P. 109-162.
  • Aleshkin, V.Ya. Terahertz laser based on optically pumped graphene: model and feasibility of realization / V.Ya. Aleshkin, A.A. Dubinov, V.I. Ryzhii // Pis'ma v ZhETF. - 2009. - Vol. 89, Issue 2. - P. 70-74.
  • Katsnelson, M.I. Optical properties of graphene: The Fermi-liquid approach / M.I. Katsnelson // Euro Physics Letters. - 2008. - Vol. 84, Issue 3. - 37001.
  • Berman, O.L. Graphene-based one-dimensional photonic crystal / O.L. Berman, R.Ya. Kezerashvili // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2012. - Vol. 24, Issue 1. - 015305.
  • Madani, A. Optical properties of one-dimensional photonic crystals containing graphene sheets / A. Madani, R.S. Entezar // Physica B: Condensed Matter. - 2013. - Vol. 431. - P. 1-5.
  • Liang, H. Graphene surface plasmon polaritons with opposite in-plane electron oscillations along its two surfaces / H. Liang, S. Ruan, M. Zhang, H. Su, I.L. Li // Applied Physics Letters. - 2015. - Vol. 109, Issue 9. - 091602.
  • Berman, O.L. Magnetoplasmons in layered graphene structures / O.L. Berman, G. Gumbs, Yu.E. Lozovik // Physical Review B. - 2008. - Vol. 78, Issue 8. - 085401.
  • Ferreira, A. Faraday effect in graphene enclosed in an optical cavity and the equation of motion method for the study of magneto-optical transport in solids / A. Ferreira, J. Viana-Gomes, Yu.V. Bludov, V.M. Pereira, N.M.R. Peres, A. H. Castro Neto // Physical Review B. - 2011. - Vol. 84. - 235410.
  • Babichev, A.V. Resistivity and thermopower of graphene made by chemical vapor deposition technique / А.V. Babichev, V.E. Gasumyants, V.Y. Butko // Journal of Applied Physics. - 2013. - Vol. 113, Issue 7. - 076101.
  • Gan, C.H. Synthesis of highly confined surface plasmon modes with doped graphene sheets in the midinfrared and terahertz frequencies / C.H. Gan, H.S. Chu, E.P. Li // Physical Review B. - 2012. - Vol. 85. - 125431.
  • Лозовик, Ю.Е. Плазмоника и магнитоплазмоника на графене и топологическом изоляторе / Ю.Е. Лозовик // Успехи физических наук. - 2012. - Вып. 182. - С. 1111-1116.
  • Zhu, B. Nanoscale dielectric-graphene-dielectric tunable infrared waveguide with ultrahigh refractive indices / B. Zhu, G. Ren, S. Zheng, Z. Lin, S. Jian // Optics Express. - 2013. - Vol. 21. - 17089.
  • Zhu, B. Nanoscale dielectric-graphene-dielectric tunable infrared waveguide with ultrahigh refractive indices / B. Zhu, G. Ren, S. Zheng, Z. Lin, S. Jian // Optics Express. - 2013. - Vol. 21, Issue 14. - 17089.
  • Svintsov, D. Voltage-controlled surface plasmon-polaritons in double graphene layer / D. Svintson, V. Vyurkov, V. Ryzhii, T. Otsuji // Journal of Applied Physics. - 2013. - Vol. 113, Issue 5. - 053701.
  • Буслаев, П.И. Плазмоны в волноводных структурах из двух слоёв графена / П.И. Буслаев, И.В. Иорш, И.В. Шадривов, П.А. Белов, Ю.С. Кившарь // Письма в ЖЭТФ. - 2013. - Т. 97(9). - С. 619-623.
  • Smirnova, D. Deeply subwavelength electromagnetic Tamm states in graphene metamaterials / D. Smirnova, P. Buslaev, I. Iorsh, I.V. Shadrivov, P.A. Belov, Yu.S. Kivshar // Physical Review B. - 2014. - Vol. 89, Issue 24. - P. 2-5.
  • Евсеев, Д.А. Волноводные моды в планарной мелкослоистой структуре "графен-диэлектрик" / Д.А. Евсеев, Д.И. Семенцов // Оптика и спектроскопия. - 2018. - Т. 124, Вып. 2. - С. 235-240.
  • Evseev, D.A. Surface plasmon polaritons at the boundary of a grapheme-based thin-layer medium / D.A. Evseev, D.I. Sementsov // Physics of Solid State. - 2018. - Vol. 60, Issue 3. - P. 609-613.
  • Фальковский, Л.А. Магнитооптика графеновых слоёв / Л.А. Фальковский // Успехи физических наук. - 2012. - Т. 182, № 11. - С. 1223-1228.
  • Novoselov, K.S. Electric field effect in atomically thin carbon films / K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov // Science. - 2004. - Vol. 306, Issue 10. - P. 666-669.
  • Gan, C.H. Synthesis of highly confined surface plasmon modes with doped graphene sheets in the midinfrared and terahertz frequencies / C.H. Gan, H.S. Chu, E.P. Li // Physical Review B. -2012. - Vol. 85. - 125431.
  • Агранович, В.М. Поверхностные поляритоны - электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред / В.М. Агранович, Д.Л. Миллс. - Москва: Наука, 1985. - 525 c.
  • Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. Электродинамика сплошных сред / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - Москва: Наука, 1992. - 664 c. - 978-5-9221-1508-7.
  • ISBN: 9785922115087
  • Паняев, И.С. Спектральные свойства нелинейных поверхностных поляритонов среднего ИК-диапазона в структуре "полупроводник-слоистый метаматериал" / И.С. Паняев, Д.Г. Санников // Компьютерная оптика. -2017. - Т. 41, № 2. - С. 183-191. -
  • DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-2-183-191
  • Кадомина, Е.А. Брегговские решётки с подавлением паразитного рассеяния для поверхностных плазмон-поляритонов / Е.А. Кадомина, Е.А. Безус, Л.Л. Досколович // Компьютерная оптика. -2018. - Т. 42, № 5. -С. 800-806. -
  • DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-5-800-806
  • Khoubafarin Doust, S. The tunability of surface plasmon polaritons in graphene waveguide structures / S. Khoubafarin Doust, V. Siahpoush, A. Asgari // Plasmonics. -2017. - Vol. 12. - P. 1633-1639.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp