在《华尔街日报》最近发表的一篇文章结果在物理,研究人员提出了一个战略方法发展的超小型石墨烯电浆设备。他们还讨论了这些设备的重新配置功能。
研究:可重构超小型石墨烯电浆设备。图片来源:Neon_dust / Shutterstock.com
背景
Meta-devices,人工电磁介质组成的积极功能材料和电浆结构,获得大量的利益在不同的领域,包括传感、成像、数据存储、光通信。亚博网站下载许多新颖的方式meta-devices已经记录的动态控制。
然而,大多数的这些解决方案遇到技术障碍。实现全功能的信号处理集成电路,有必要开发组件,可以调节输出功率比在波导和表面等离子体极化声子(SPP)传播的方向。金属电子的发展高度可重构和集成系统设备更加困难。
近年来提出的各种解决方案来应对这些挑战。二维材料石墨烯的最近吸引了兴趣广泛的应用程序,包括可调滤波器,布拉格反射镜,十字路口,传感器,束器,完美的吸收器,光开关,结果作为重要的石墨烯meta-device设计和施工参考。
单层石墨烯表现出各种各样的光学和电学性质,但最重要的是灵活的表面导电率,可以调整电压和化学掺杂,铺平了道路的发展可重构设备可调功能。
关于这项研究
在目前的研究中,作者开发和探索一种超小型石墨烯电浆设备的SPP传播方向灵活调整通过改变石墨烯的化学势。石墨烯SPP传播方向的操作导致电浆设备的各种功能,包括分束器和路由器。光子集成系统,包括纳米多路复用器、多功能设备,和芯片上的路由,需要指定的结构。
凭借其可调电浆设备提出了许多功能,可以动态地修改控制石墨烯SPP传播的方向。拟议的结构是由石墨烯带的制作都,和设备的各种功能是实时获得通过改变石墨烯的化学势。
多种功能提出了实现的结构,提出了设备是一个因为使用石墨烯带的制作都非常紧凑的结构。利用时域有限差分(FDTD)方法中,结构的性能评估。
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半石墨烯nanoring和四个石墨烯带的制作都是用于开发多功能结构。FDTD方法完全匹配层(PML)吸收边界条件用于定量分析设备的性能,和结果表明,该设计对纳米级设备的集成有潜在的应用。
观察
在这项研究中,研究人员观察到石墨烯的有效折射率波导和石墨烯的栅电压改变规范的传播方向SPP。波长为6879.86 nm的SPP只有通过端口1当石墨烯的化学势下臂(µc)是0.32 eV和相声一直低于-20.2 dB。
与此同时,SPP传播只有通过端口2的波长5861.56海里。此外,它发现调整石墨烯的化学势下臂监管所支持的传输波长的两个端口,并相应提高石墨烯的化学势下臂导致支持传输波长蓝移的两个港口。
谐振波长的两个端口观察降低石墨烯的化学势的下臂增加。也确定,增加石墨烯的化学势波导在底部的手臂增加两个端口之间的谐振波长不同。
也注意到,该结构不仅充当1 x 4分割也是1 x 2的配电箱时栅电压应用于石墨烯的手臂波导被改变。光子集成器件和芯片上的路由线路的表现为积极的潜在应用优化的功能。
提出了设备拥有光开关的功能和逻辑门除了光束分裂和路由。例如,“在”和“关闭”是容易实现通过改变石墨烯nanoribbon的应用化学势。
结论
总之,本研究提出并研究石墨烯ultracompact电浆设备。作者阐明,SPP传播方向可以控制通过改变石墨烯波导的有效折射率,根据理论分析基于干涉理论。他们还强调,FDTD方法分析结果的支持。
作者强调,通过改变栅电压提供给石墨烯的手臂波导,多功能设备可以生产。作者相信这些发现打开一个新的大道设计多功能设备,他们可以在光子集成应用系统,如纳米尺度的多路复用器和芯片上的路由系统。这项工作也表明,该装置有很多承诺wavelength-division-multiplexer系统和一个光明的未来。
源
冯,Y。赵,Y。刘,Y。,等。可重构超小型石墨烯电浆设备。结果在物理34,105331 (2022)。https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/pii/S2211379722001139
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