Graphene microribbon array on silicon waveguide for sensing applications at Terahertz - Santos, Iris de Oliveira Corcino dos (2023)
Este estudo apresenta uma análise numérica de perfil lateral ao longo do eixo de propagação para investigar uma matriz de microfita de grafeno (GMR) depositada em um guia de onda de silício, que é colocado sobre um substrato de sílica, para detectar mudanças no índice de refração do analito de 1 para 2 com um respectivo passo de 0.2 . A estrutura proposta aproveita as propriedades únicas do grafeno, silício e sílica, oferecendo alta sensibilidade e baixa perda para detecção de THz. A aplicação de tecnologias de guias de ondas planares permite o desenvolvimento de dispositivos multissensores compactos e miniaturas que podem se conectar à instrumentação usando fibras ópticas, proporcionando operação remota. Através de diagramas de dispersão o guia de onda de espessura h = 15 µm ´e selecionado com a frequência de corte do primeiro modo fundamental em torno de 2 THz. Aqui, as microfitas de grafeno espaçadas com periodicidade Λ = 4 µm, , sintonizadas em EF = 0.45 eV e Γ = 3.7 meV , demonstraram excitar a ressonância plasmônica de superfície (SPR) com eficiência nas frequências entre 3 THz e 4 THz. O impacto da modificação de variáveis como a largura da fita (rw) e o número de fitas (numrib) são examinados. Os resultados mostram que a manipulação dessas variáveis aumenta a geração do plasmon, mas também afeta fortemente a distribuição plasmônica modal ao longo da matriz. O artigo conclui que o equilíbrio entre essas características pode levar à otimização do desempenho do sensor. Portanto, alterando o índice de refração do analito, um sensor de sensibilidade muito alta de 8658 nm/RIU é apresentado para rw = 3 µm e numrib = 200.