CHAVE ELETROMAGNÉTICA E DIVISOR DE POTÊNCIA ULTRACOMPACTO DE TRÊS PORTAS BASEADO EM NANOFITAS DE GRAFENO

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Abstract

CHAVE ELETROMAGNÉTICA E DIVISOR DE POTÊNCIA ULTRACOMPACTO DE TRÊS PORTAS BASEADO EM NANOFITAS DE GRAFENO. Uma estrutura de interseção plasmônica ultracompacta baseada em nanofitas de grafeno com funcionalidade de chave eletromagnética ajustável com característica de divisor de potência é sugerida nesta invenção. A estrutura do dispositivo consiste em três guias de onda de grafeno, sendo um de entrada e dois de saída, acoplados frontalmente a uma região central também de grafeno, com geometria em T, todos depositados em substrato dielétrico de sílica (SiO2) e silício (Si). O dispositivo em questão, baseia-se na propagação de ondas de plasmons polaritons de superfície (Surface plasmon-polariton - SPP) guiadas nas nanofitas de grafeno. A energia de Fermi da região central do dispositivo pode ser alterada por um campo eletrostático devido a uma diferença de potencial elétrico aplicada entre o Si e a parte central de grafeno. No estado ON, em que as nanofitas e a região central do dispositivo têm a mesma energia de Fermi (0,8 eV), a onda eletromagnética incidida na porta de entrada é dividida simetricamente entre as duas portas de saída, com perdas de inserção em torno de -3,5 dB e coeficiente de reflexão melhor que -15 dB. No estado OFF, a energia de Fermi da região central de grafeno é alterada para 0 eV, fazendo com que a onda incidida na porta de entrada seja completamente refletida, com coeficiente de reflexão em torno de -1 dB, impedindo sua transmissãopara as portas de saída com isolamento abaixo de -30 dB. A invenção proposta apresenta uma largura de banda ultra larga de aproximadamente 90%, o que lhe garante um bom desempenho em uma ampla faixa de frequência, podendo operar nas frequências de THz ou infravermelho distante, sendo útil para aplicações em circuitos integrados plasmônicos.