تحليل و طراحي سوئيچ پلاسمونيك با استفاده از نانونوارهاي گرافني در طول موج هاي مادون قرمز مياني

Design and Analysis of Plasmonic Switch at mid-IR Wavelengths with Graphene Nano-Ribbons

در اين مقاله عملكرد سوئيچ پلاسمونيكي در طول موج هاي مادون قرمز مياني با استفاده از نانو نوارهاي گرافني تك لايه و چندلايه تحليل و طراحي شده است. از تغيير پتانسيل شيميايي (μ_c ) براي تغيير رسانايي سطحي در گرافن استفاده شده است. با تغيير جزئي در پتانسيل شيميايي گرافن، جابجايي عمدهاي در فركانس تشديد (∆λ) و عمق مدولاسيون (MD) حاصل شده است. شبيه سازي عددي با روش المان محدود نشان داده است كه سوئيچ طراحي شده از بروم نيترايد شش وجهي (hBN) و آرايه متناوب از نانو نوارهاي گرافني داراي عمق مدولاسيون dB14، جابجايي طول موج µm2.8 با تعداد لايه هاي 6=N، با تغيير پتانسيل شيميايي از eV0.3 تا eV0.4 مي باشد. ساختار پيشنهادي ميتواند در ادوات فوتونيكي مجتمع و كوك پذير در طول موج هاي مادون قرمز مياني براي تحقق سيستم هاي الكترونيك نوري CMOS روي تراشه استفاده شود.

Taking advantage of chemical potential (μ_c) one layer and multi layers graphene nano ribbons, we designed and analyzed performance of plasmonic switches at mid-IR wavelengths. By slight varying the chemical potential of graphene, significant resonance shifts (∆λ) and modulation depth (MD) achieved. Finite element method numerical simulation show that plasmonic switch made of hexagonal boron nitride (hBN)/Graphene suffering relatively large MD and wavelength shifts with N=6, and varying μ_c from 0.3eV- 0.4eV, 14 dB and 2.8 µm, respectively. The proposed structure could be useful for research in compact and largely tunable mid-infrared photonic devices to realize on-chip CMOS optoelectronic systems.