DISPOSITIVO MULTIFUNCIONAL AJUSTÁVEL EM FORMA DE T BASEADO EM GRAFENO PARA AS REGIÕES TERAHERTZ (THZ) E INFRAVERMELHO DISTANTE

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Abstract

DISPOSITIVO MULTIFUNCIONAL AJUSTÁVEL EM FORMA DE T BASEADO EM GRAFENO PARA AS REGIÕES TERAHERTZ (THZ) E INFRAVERMELHO DISTANTE.A seguinte invenção refere-se a um dispositivo multifuncional plasmônicobaseado em grafeno com três regimes de funcionamento: filtro rejeita banda (regime1); divisor de potência (regime 2) e chave eletromagnética (regime 3). Sua estruturaconsiste em três guias de onda de grafeno acoplados frontalmente com umressonador circular também de grafeno, formando uma estrutura em T. Os elementosde grafeno estão depositados sobre substrato dielétrico de sílica (SiO2) e silício (Si).O princípio físico de funcionamento do dispositivo, consiste na propagação de ondasplasmônicas de superfície (Surface plasmon-polariton - SPP) nos guias de onda degrafeno que excitam modos de ressonância de dipolo, quadrupolo e hexapolo noressonador. Nos regimes 1 e 2, submetidos a uma energia de Fermi de 0,8 eV nosguias de onda e 0,6 eV no ressonador, o dispositivo funciona como um filtro rejeitabanda, para as frequências de ressonâncias dos modos dipolo e hexapolo,impedindo que a onda eletromagnética incidida na porta de entrada seja transmitidapara as portas de saída; e um filtro passa banda com propriedades de divisor depotência de duas saídas na frequência de ressonância do modo quadrupolo,respectivamente. No regime 3, a energia de Fermi do ressonador é diferente dosguias, podendo ser ajustada dinamicamente por um campo elétrico externo, devido àaplicação de uma tensão de polarização entre o Si e o ressonador de grafeno,fazendo com que as bandas de frequência das regiões que não transmite a ondaeletromagnética (modos dipolo e hexapolo), sejam deslocadas para a região detransmissão desta onda (modo quadrupolo), desempenhando a função dechaveamento do dispositivo. Com dimensões nanômetros e excelentescaracterísticas operando em uma ampla faixa de frequência, o dispositivo pode serutilizado em circuitos integrados plasmônicos nas regiões de terahertz (THz) einfravermelho distante.