新型黑磷可调谐太赫兹调制器研究

来源 :西安科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lingyuehqu2009
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黑磷是具有层控带隙的直接带隙半导体,其单层晶格结构是由磷原子组成具有褶皱结构的正交晶格。黑磷优异的光学、电学性质使黑磷在光电器件应用上具有广阔的前景。然而单层黑磷的光吸收率很低,与光的相互作用非常弱,如何增强光与黑磷的相互作用具有重要的研究意义。利用等离激元完美吸收体,提出了中红外波段的单层及双层石墨烯-黑磷基双频带吸收模型,所提出的结构在中红外波段的吸收率高达90%以上,石墨烯与黑磷的结合可以使黑磷对中红外的吸收率提高至80%以上。双层石墨烯-黑磷基吸收模型的双频带吸收还可以通过石墨烯和黑磷的材料参数进行独立调谐。并且,所提出结构的吸收谱不依赖于入射光的角度变化。在太赫兹波段,利用狭缝增强吸收模型,提出一种基于黑磷等离激元完美吸收体的可调谐太赫兹调制器。由于结构中的狭缝模型可以显著增强黑磷与太赫兹波的相互作用,提出的二维调制器模型可以实现高达95%的调制深度以及1.7 THz的谐振频率调制偏移量。并采用电磁场分布对狭缝增强效应的物理机制进行深入探索。通过一系列的数值仿真,得出了狭缝宽度和高度对调制器性能的影响规律。为了将该调制器的应用扩展到太赫兹的不同频段,还可以通过改变银条块的宽度来调节调制器的工作频率。当银条带宽度在一定范围内变化时,调制器的谐振频率会相对应产生一定的偏移量,可以满足太赫兹不同频段的应用需求。
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