基于三重表面等离子体诱导透明的动态可调太赫兹慢光器件

作     者：许辉 李铭 杨肖杰 徐海烨 陈智全 XU Hui;LI Ming;YANG XiaoJie;XU HaiYe;CHEN ZhiQuan

作者机构：湖南工商大学微电子与物理学院长沙410205 湖南省湘江实验室长沙410205 

出 版 物：《中国科学：物理学、力学、天文学》 (Scientia Sinica Physica,Mechanica & Astronomica)

年 卷 期：2024年第54卷第3期

页      面：96-107页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 070204[理学-等离子体物理] 0704[理学-天文学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：湘江实验室重点项目(编号:23XJ02001) 国家自然科学基金(编号:62173135) 湖南省自然科学基金(编号:2023JJ40218,2022JJ30201) 长沙市自然科学基金(编号:kq2202298) 湖南省教育厅资助科研项目(编号:21B0574,21B0556)资助 

主　　题：表面等离子体 超材料 慢光器件 集成光学器件 

摘      要：本文提出了一种具有简单结构且能实现优异性能的石墨烯基器件.该器件能实现三重动态可调太赫兹表面等离子体诱导透明效应以及慢光效果.该器件的功能结构单元由双层石墨烯和硅-空气光栅组成;在周期性硅-空气光栅的辅助激励下,下层石墨烯中的电子可以被入射太赫兹波/能量完全激发,可被视为明模式,并且容易被检测.上层石墨烯中的电子对入射太赫兹波/能量反应十分迟钝,甚至没有反应,被视为暗模式.当明暗模式的共振频率相同或接近时,两者就会发生干涉,从而形成等离子体诱导透明现象.此外,该器件中的双层石墨烯均是完整的石墨烯条而非间断结构,通过外部电压可以十分方便地调节石墨烯的载流子,进而改变石墨烯的费米能级,从而在不改变器件结构参数的情况下实现动态调谐的功能.本文还研究了该器件的慢光性能,器件的群延迟和群折射率分别能够达到0.304 ps和607.6,有望为慢光、传感、光存储等潜在应用提供理论基础.