بررسي اثر پلاسمونيك گرافن در طراحي گيت هاي منطقي مبتني بر موجبرهاي نوري

Investigation of plasmonic effect of graphene in the design of the optical waveguides based logical gates

گيت هاي منطقي مبتني بر موج برهاي نوري و بررسي اثرات پلاسمونيك بر آنها در سال هاي اخير مورد توجه قرار گرفته اند. اثر پلاسمونيك مبتني بر گرافن اثر جديدي است كه در اين مقاله براي طراحي گيت هاي منطقي an‎d و XOR به عنوان اجزاي پايه براي مدار يك نيم جمع كننده نوري مورد بررسي قرار مي گيرد. با اعمال پارامتر هاي محيط، مقدار رسانايي در پتانسيل شيميايي ev 0/565 طبق معادله رسانايي برابر 4- 10 ×0/936 بدست مي آيد. با توجه به مقدار ثابت گذردهي خلا كه برابر يك است و ضخامت گرافن بكار رفته كه برابر nm 0/7 است، مقدار قسمت موهومي ضريب دي الكتريك در فركانس كار Grad/s 7 برابر مقدار تقريبي0/02 بدست مي آيد. طول موج سيگنال ورودي برابر 1/55 ميكرومتر در پتانسيل شيميايي ev 0/565 درنظر گرفته شده است. پس از اعمال پارامترهاي تعريف شده گرافن تحت موج بر پلاسمونيك براي ساختار مورد نظر، نتايج خوبي براي پاسخ دهي به ساختار هاي منطقي موجود در يك نيم جمع كننده مشاهده مي شود. نخستين افزاره طراحي شده، يك ساختار an‎d پلاسموني برپايه گرافن است. ضريب عبور توان اين سوييچ در شرايط بهينه براي حالت روشن 0/98 است و براي حالت خاموش 0/55 است. سپس، ساختار XOR طراحي شده است كه ضريب عبور توان اين سوييچ در شرايط بهينه براي حالت روشن 0/85 است و براي حالت خاموش 0/02 است كه در مقايسه با كار هاي انجام شده داراي ويژگي انتقالي حداكثري توان در سيستم مدار يك نيم جمع كننده است.

Logic gates based on optical waveguides have been implemented in recent years. The graphene-based plasmonic effect is a novel effect that is discussed in this paper on nanostructure devices such as semiconductor. In this paper, a logical innovation for the design of the logical gates an‎d and XOR has been implemented as the basic components for the half adder circuit based on graphene plasmonic waveguides. By applying the environmental parameters, the conductivity value at the chemical potential of 0.565 ev is obtained according to the conductivity equation of 0.936 × 10-4. Due to the constant value of the permeability of the vacuum, which is equal to one and the graphene thickness is equal to 0.7 nm, the amount of the dynamic part of the dielectric coefficient at the 7 Grad / s work frequency is the approximate value of 0.02. The wavelength of the input signal is 1.55 μm in the chemical potential of 0.565 ev. After applying the defined parameters of graphene under the plasmonic waveguide for the desired structure, there are good results for responding to the logical structures in half adder circuit. The first designed device is a graphene-based an‎d plasmon structure. The power factor of this switch is 0.98 for optimum on state and 0.55 for off state. Then the structure of XOR is designed, whose power factor of this switch in optimal conditions is 0.85 for on state and 0.02 for off mode, which a in comparison with previous works, have maximum power transfer characteristics in the half adder circuit.