Un contrôle flexible sur les comportements électromagnétiques de l'oligomère de graphène en ajustant le potentiel chimique

Introduction

Récemment, un nombre croissant de composants et de structures de sous-longueur d'onde ont été conçus et fabriqués sur la base de métamatériaux (MM) qui sont mis en lumière par la polyvalence du contrôle des comportements électromagnétiques (EM) [1]. Les MM supportent des phénomènes uniques qui ne peuvent pas exister dans la nature, notamment l'indice de réfraction négatif [2], la transmission optique extraordinaire [3] et la transparence induite électromagnétiquement [4]. En raison des propriétés uniques des MM, les nanodispositifs composés de MM ont des avantages plus importants que les nanodispositifs possèdent une capacité prononcée et flexible à réguler et contrôler les comportements EM, ce qui conduit le développement de nanodispositifs vers une qualité et une intégrabilité élevées. Les MM plasmoniques sont un type de métamatériaux qui exploitent les plasmons de surface (SP) pour obtenir de nouvelles propriétés optoélectriques [5, 6]. Les SP sont les oscillations des électrons libres dans le métal, provenant de l'interaction de la lumière avec des matériaux métal-diélectriques. Dans certaines circonstances, l'interaction de la lumière incidente avec les plasmons de surface est capable de produire des ondes électromagnétiques auto-entretenues et se propageant appelées polaritons de plasmons de surface (SPP) qui se propagent le long de l'interface métal-diélectrique [7]. Les SPP sont beaucoup plus courts que la lumière incidente en longueur d'onde, ce qui convient aux nanostructures avec une empreinte sous-longueur d'onde [8]. La lumière frappant les MM plasmoniques est transformée en SPP, conduisant à l'apparition d'une forte localisation de champ dans ces structures aux fréquences de résonance. Les propriétés EM des structures plasmoniques sont principalement contrôlées par leur géométrie, permettant d'optimiser les comportements électriques et magnétiques sur une large plage [9,10,11,12]. En pratique, la lithographie par faisceau d'électrons et le broyage par faisceau d'ions focalisés sont deux méthodes courantes pour fabriquer des structures plasmoniques sur des substrats plans. Les excellents comportements EM découlent des caractéristiques uniques des structures plasmoniques avec des caractéristiques inférieures à la longueur d'onde de la lumière séparées par des distances inférieures à la longueur d'onde, révélant un moyen frappant de concevoir des applications à l'échelle nanométrique telles que la détection [13], les spectroscopies à surface améliorée [14], et optique non linéaire [15]. Les MM plasmoniques les plus courants sont composés d'or et d'argent qui présentent une permittivité réelle négative [16]. Cependant, les métaux nobles ont une perte ohmique relativement importante et une faible flexibilité qui, une fois la structure fixée, les comportements EM ne peuvent pas être optimisés davantage, ce qui restreint le développement de nanodispositifs basés sur des structures plasmoniques [17, 18].

Le graphène est un matériau bidimensionnel composé de sp ² hybridation d'atomes de carbone dans la structure de réseau en nid d'abeille. En raison des comportements de dépassement en électronique et en photonique du graphène, divers groupes de recherche étudient le graphène avec différentes méthodes pour créer des structures plasmoniques qui présentent des pertes plus faibles, un confinement et une accordabilité plus élevés des champs EM [19,20,21,22,23] . Le graphène est capable d'accueillir des SPP dans une large gamme de fréquences térahertz à moyen infrarouge [24,25,26]. Le graphène a un grand potentiel pour améliorer les interactions lumière-matière dans un régime bidimensionnel en raison des SP avec un fort confinement de la lumière [27]. Les oligomères de graphène constituent des molécules plasmoniques (PM) via des interactions entre composants, où les champs EM avec de fortes augmentations de champ suivent des symétries analogues au couplage d'atomes dans des molécules chimiques [28]. En modifiant le potentiel chimique du graphène, les PM de graphène peuvent atteindre une qualité et une flexibilité élevées [29]. Cependant, il existe des paramètres de structure plus ajustables tels que le potentiel chimique du graphène dans différentes positions pour les nanostructures de graphène afin de contrôler les comportements EM. La plupart des nanostructures de graphène rapportées se concentrent sur l'évolution du potentiel chimique de l'ensemble de la structure, ce qui ne permet pas d'élucider la relation entre le potentiel chimique du graphène dans différentes positions et les comportements EM de la nanostructure de graphène. Les nanostructures de graphène proposées peuvent stimuler des propriétés EM plus surpassantes et affecteront un large éventail d'applications plasmoniques.

Pour vérifier les mécanismes d'effet des PM à base de graphène, une étude numérique sur l'oligomère de graphène composé de 13 nanodisques de graphène de taille égale a été menée de manière systémique en faisant intentionnellement varier le potentiel chimique du graphène partiel dans ce travail. L'oligomère de graphène à D_12h la symétrie est capable de maintenir deux modes plasmoniques dans une plage calculée. L'utilisation ultérieure de l'oligomère de graphène repose sur le contrôle précis du potentiel chimique local du graphène. En faisant varier sélectivement les potentiels chimiques de l'oligomère de graphène, les deux modes plasmoniques innés sont profondément modulés. Le réglage du potentiel chimique des nanodisques de graphène proéminents dans deux modes plasmoniques a respectivement une influence différente sur deux modes plasmoniques. Le changement de potentiel chimique de la partie d'intersection entre les deux modes plasmoniques intensifie les deux résonances plasmoniques et conduit à la dégénérescence des modes plasmoniques. En outre, le changement de potentiel chimique du nanodisque central de graphène affecte également de manière significative les propriétés EM de l'oligomère de graphène. Les résultats simulés montrent que l'oligomère de graphène possède une grande adaptabilité et flexibilité, et offre de nouveaux degrés de liberté pour la conception de nanodispositifs plasmoniques capables d'adapter le confinement de la lumière bidimensionnel.

Méthodes et modèles simulés

Dans notre modèle, le graphène est traité comme un film mince avec une épaisseur de couche d'atome et modélisé par une permittivité complexe [22].

où = 0.334 nm, σ _g est la conductivité de surface complexe du graphène, ŋ ₀ =377 Ω représente l'impendence de l'espace libre, et k ₀ = 2π /λ est le nombre d'onde de la lumière dans l'air. La conductivité de surface complexe σ _g de monocouche de graphène est modélisé par la formulation de Kubo, qui consiste en des contributions de la diffusion intrabande électron-photon σ _intra et transition interbande électron-électron σ _inter [30],

où

Dans ces équations, e est la charge d'un électron, ℏ est la constante de Planck réduite, k_B est la constante de Boltzmann, T est la température définie sur 300 K, est le temps de relaxation de la quantité de mouvement défini sur 0,5 ps, est la fréquence en radians et μ _c est le potentiel chimique du graphène.

Nous incorporons des matrices de nanodisques de graphène dans un oligomère de graphène avec D_12h symétrie (Fig. 1a) pour étudier les comportements EM. L'oligomère de graphène se compose de 13 nanodisques de graphène de taille égale, où un nanodisque est placé au centre et les autres l'entourent avec une symétrie dodécagone. Le rayon du cercle concentrique addenda R₀ est de 240 nm et le rayon des nanodisques individuels R₁ est de 50 nm. L'oligomère de graphène composé d'un grand nombre de nanodisques de graphène présente un avantage dans les sélections flexibles pour modifier les potentiels chimiques. Comme le montre la figure 1b, l'oligomère de graphène est entouré d'air décrit par un indice de réfraction n₁ = 1 et adhère à un substrat de silice d'indice de réfraction n₂ = 1.5. La lumière incidente est verticale à l'oligomère de graphène et la polarisation est le long de l'axe y. Théoriquement, l'indice de réfraction effectif du graphène est décrit par

où ε _eff est la permittivité effective du milieu environnemental, ε ₀ est la permittivité du vide et c est la vitesse de la lumière dans le vide. D'après les équations (2, 3, 4 et 5), on voit que n _eff est une fonction de μ _c et la relation est tracée sur les figures 1c et d, ce qui signifie que la résonance de notre structure proposée peut être modifiée de manière appropriée en manipulant le potentiel chimique du graphène. Il convient de souligner que |Je (n _eff )|/|Re (n _eff )| est significativement faible. Donc la vraie partie de n_eff affecte principalement les résultats du calcul et la partie imaginaire de n_eff a peu d'effet sur notre modèle avec un changement de potentiel chimique. On néglige donc l'effet de partie imaginaire de n_eff dans cette étude.

un Le schéma de principe de l'oligomère de graphène de symétrie D_12h composé de 13 disques de graphène identiques. b Le modèle de simulation de l'oligomère de graphène. L'oligomère de graphène est placé sur le substrat de silice avec n₂ = 1,5 et est entouré d'air avec n₁ = 1. c , d La partie réelle et la partie imaginaire de n _eff avec le potentiel chimique du graphène allant de 0,4 à 0,8 eV

Les champs électriques et les spectres d'extinction de l'oligomère de graphène sont calculés dans le logiciel commercial de méthode des éléments finis (FEM), COMSOL Multi-Physics, RF Module. La section efficace d'extinction σ _poste est obtenu comme σ _poste = σ _sc + σ _abdos , où σ _sc correspond à la section efficace de diffusion

et la section efficace d'absorption σ _abdos , est déterminé par

Dans ces équations, I₀ est l'intensité incidente. \( \overrightarrow{n} \) représente le vecteur normal pointant vers l'extérieur du nanocluster plasmonique, \( \overrightarrow{S_{SC}} \)indique le vecteur de Poynting pour le champ diffusé. L'intégrale dans l'équation (6) est prise sur la surface fermée du nuage de points. Q est la densité de perte de puissance dans l'oligomère. L'intégrale de l'équation (7) est prise sur son volume. Les spectres d'extinction sont calculés dans la gamme de longueurs d'onde sélectionnée de l'infrarouge moyen. La couche parfaitement adaptée (PML) est appliquée autour de la nanostructure proposée pour éviter les champs lumineux réfléchis. L'épaisseur du graphène est maillée sur au moins cinq couches pour garantir la précision de la simulation.

Résultats de la simulation et discussions

L'effet du changement de potentiel chimique local des nanodisques de graphène en modes plasmoniques

Pour la structure proposée, les spectres d'extinction (Fig. 2) présentent deux résonances importantes associées à l'excitation des plasmons dans l'oligomère de graphène. L'oligomère de graphène est capable de supporter deux modes plasmoniques, tous deux sensibles au potentiel chimique du graphène μ _c . En variant μ _c de l'oligomère de graphène entier de 0,4 eV à 0,6 eV, les deux résonances plasmoniques deviennent intenses et les positions se déplacent simultanément vers une plage de fréquences plus élevée. L'amélioration distincte de l'absorption dans l'oligomère de graphène est attribuée à la promotion de la densité des porteurs avec l'augmentation de μ _c , ce qui crée un espace optique où les plasmons évitent d'être éteints par couplage à des paires électron-trou (amortissement de Landau). L'augmentation des transitions virtuelles de paires électron-trou autorisées donne lieu à l'interaction significative de nanodisques de graphène couplés de manière cohérente qui intensifie le maximum d'extinction [21]. On choisit le spectre d'extinction avec μ _c = 0,5eV comme référence et les deux pics marqués par A₀ et B₀ représentent deux modes plasmoniques différents et les champs électriques correspondants sont présentés sur la figure 2b. De forts champs électriques concentrés apparaissent comme le point chaud électromagnétique à l'échelle nanométrique et conduisent à une amélioration de l'extinction. Pour le pic A₀ , les points chauds se concentrent principalement sur les huit nanodisques en haut et en bas, et en particulier sur les quatre nanodisques aux positions les plus hautes et les plus basses de la nanostructure. Pour le pic B₀ , les points chauds se concentrent principalement sur les huit nanodisques du côté gauche et du côté droit, et les quatre nanodisques les plus brillants se trouvent sur les positions les plus à gauche et à droite de la nanostructure, qui est perpendiculaire au mode du pic A_{0 . Basé sur les différentes distributions de champ électrique du pic A0 et B0 , on définit le mode du pic A0 comme le mode Y et le mode du pic B0 comme mode X pour une expression claire. Les quatre nanodisques de graphène les plus brillants en mode Y sont extrêmement sombres en mode X et vice versa. Quatre autres nanodisques de graphène composés d'un carré sont relativement brillants à la fois en mode Y et en mode X défini comme la partie d'intersection. Nous divisons les nanodisques de graphène périphériques en trois parties avec des potentiels chimiques différents μ c 1 , μ c 2 et μ c 3 respectivement (montré sur les Fig. 3a et b). Les nanodisques avec μ c 2 ou μ c 3 sont la partie la plus lumineuse en mode Y ou en mode X. Le potentiel chimique de la partie et du centre d'intersection μ c 1 conserve 0,5 eV dans le prochain calcul. Au début, μ c 2 augmente jusqu'à 0,6 eV et d'autres gardent 0,5 eV (illustré à la Fig. 3a). Puis μ c 3 augmente jusqu'à 0,6 eV et d'autres gardent 0,5 eV (illustré à la Fig. 3b). En changeant μ c 2 ou μ c 3 à 0,6 eV respectivement, une série de variations spectrales apparaît visiblement sur la figure 3c. Nous pouvons voir qu'en changeant le potentiel chimique des nanodisques de graphène sectionnels et en laissant les autres paramètres constants, une reconfiguration flexible de la forme spectrale globale est obtenue, se manifestant par un changement systématique de la hauteur de deux pics de résonance. Sur la figure 3d, les champs électriques des variantes du mode Y et du mode X sont tracés en détail. Comme le montre la figure 1c, la partie réelle de neff est inversement proportionnel au potentiel chimique. Ainsi, lorsque le potentiel chimique augmente, le confinement de la lumière d'incidence devient faible. Le mécanisme du changement de potentiel chimique local dans l'oligomère de graphène est que l'augmentation du potentiel chimique réduit l'interaction entre la lumière et les nanodisques de graphène et pousse les points chauds vers les nanodisques environnants. Si l'orientation de la poussée est vers l'emplacement de la forte résonance plasmonique, la résonance est renforcée de manière frappante, sinon elle est réduite. Cela signifie que l'effet du changement de potentiel chimique local repose sur les distributions de champ électrique de différents modes. Quand μ c 2 augmente à 0,6 eV, pic A0 diminue considérablement et le rouge passe au pic A1 en raison du faible confinement des quatre nanodisques de graphène les plus brillants pour la lumière d'incidence, où les points chauds se concentrent principalement sur la partie d'intersection. Simultanément, pic B0 augmenter considérablement et passer au bleu vers le pic B1 , ce qui est attribué au fait que l'augmentation de μ c 2 améliorer suffisamment le mode X. Pour μ c 3 =0.6 eV, c'est l'inverse. Pic A0 augmente légèrement et le rouge passe au pic A2 résultant de l'amélioration du mode Y avec μ c 3 en augmentant. En attendant, pic B0 le bleu passe au pic B2 et diminue avec la concentration de points chauds sur la partie d'intersection, ce qui est en accord avec le pic A1 .}

un Les spectres d'extinction de l'oligomère de graphène avec un potentiel chimique allant de 0,4 à 0,6 eV. b Les champs électriques simulés (|E|) aux deux pics de résonance

un , b Illustration schématique de nanodisques de graphène sélectifs avec différents changements de potentiel chimique dans l'oligomère de graphène. c Les spectres d'extinction avec différents potentiels chimiques. d Le champ électrique simulé (|E|) aux pics de résonance A₀ , A₁ et A₂ , B₀ , B₁ et B₂

Ces variations du mode Y et du mode X donnent lieu à la descente ou au rehaussement des spectres d'extinction. Un contrôle flexible sur les courbes d'extinction est obtenu en ajustant les comportements EM du mode Y et du mode X résultant de l'ajout sélectif des potentiels chimiques des nanodisques de graphène, ce qui ouvre une nouvelle voie pour la conception de nanodispositifs de graphène avec différentes fonctions. Par exemple, lorsque μ _{c 2} = 0.6eV, pic A₀ devenir plus faible tandis que le pic B₀ s'intensifie considérablement, ce qui rend l'oligomère de graphène adapté aux absorbeurs à haute efficacité. Dans l'autre sens, lorsque μ _{c 3} = 0.6eV, les valeurs de deux pics se rapprochent étroitement, ce qui est pratique pour concevoir des nanocapteurs bi-bande.

L'amélioration du mode en augmentant le potentiel chimique de la partie d'intersection

Pour les champs électromagnétiques de deux modes plasmoniques, une partie d'intersection composée de quatre nanodisques de graphène entre deux modes plasmoniques apparaît. Comme le montre la figure 3d, les champs électriques se concentrent principalement sur les quatre nanodisques de graphène dans la partie d'intersection en modifiant localement le potentiel chimique. Nous pensons donc que le potentiel chimique de la partie d'intersection influence de manière significative les caractéristiques EM de l'oligomère de graphène et le profil des spectres d'extinction. Nous redistribuons les potentiels chimiques dans l'oligomère de graphène. Le potentiel chimique de quatre nanodisques de graphène dans la partie d'intersection est défini comme μ _{c 2} . Le potentiel chimique des autres nanodisques μ _{c 1} se maintient à 0,5 eV (illustré à la Fig. 4a). Sur la base des mécanismes de changement de potentiel chimique local, le potentiel chimique croissant de la partie d'intersection intensifie à la fois le mode Y et le mode X. Comme le montre la figure 4b, avec l'augmentation de μ _{c 2} , le spectre d'extinction est radicalement modifié. Quand μ _{c 2} augmente à 0,6 eV, les deux pics de résonance ont une promotion par rapport à μ _{c 2} =0,5 eV. On constate qu'il y a un nouveau pic de résonance qui apparaît autour du pic de résonance du mode Y. Lorsque le μ _{c 2} augmente encore jusqu'à 0,7 eV, les deux pics de résonance deviennent plus forts et un nouveau pic de résonance apparaît évidemment autour du pic de résonance du mode Y. L'élucidation d'une forte augmentation des pics de résonance est que l'augmentation de μ _{c 2} intensifie efficacement le mode Y et le mode X. L'augmentation de μ _{c 2} facilite les oscillations plasmoniques de quatre nanodisques de graphène en mode Y et en mode X respectivement. Le pic de résonance du mode Y se divisant en deux pics de résonance est un processus de dégénérescence. Comme le montre la figure 4c, les deux pics de résonance marqués par I et II ont les mêmes champs électriques mais les composants du champ électrique sont différents. Les directions de Ey des pics I et II sont perpendiculaires l'une à l'autre, ce qui représente deux modes plasmoniques dégénérant du mode Y. Les deux nouveaux modes plasmoniques fusionnent à l'origine en mode Y, et les deux modes commencent à se séparer avec μ _{c 2} en augmentant. De plus, les deux pics de résonance dégénérés avec μ _{c 2} = 0.6eV sont beaucoup plus grands que le pic de résonance avec μ _{c 2} = 0,5eV. De cette manière, en choisissant les nanodisques de graphène de partie d'intersection pour augmenter leur potentiel chimique, on peut améliorer tous les pics de résonance dans les spectres d'extinction. Il est proposé d'améliorer l'absorption des nanodisques de graphène en modifiant sélectivement les potentiels chimiques des nanodisques de graphène adaptatifs, ce qui aide à concevoir des nanodispositifs plasmoniques capables d'absorber la lumière avec un rendement élevé.

un Illustration schématique de nanodisques de graphène sélectifs avec différents potentiels chimiques pour modifier le potentiel chimique de la partie d'intersection. b Le spectre d'extinction avec un potentiel chimique croissant d'intersection passe de 0,5 eV à 0,7 eV. c Les champs électriques (|E|) et les champs électriques de la composante y (Ey) aux pics de résonance I et II

L'effet du potentiel chimique du nanodisque central

Les nanodisques de graphène centraux introduits dans l'oligomère de graphène visent à permettre aux nanostructures de posséder plus de flexibilité et d'étudier plus avant l'effet du changement chimique local dans différentes positions. En raison de la grande distance entre le nanodisque de graphène central et les nanodisques de graphène périphériques, le nanodisque de graphène central ne peut pas se coupler avec les autres nanodisques de graphène dans deux modes plasmoniques. Dans cette section, nous définissons le potentiel chimique du nanodisque central de graphène comme μ _{c 2} . D'autres sont définis comme μ _{c 1} en gardant 0,5 eV (illustré à la Fig. 5a). Modification du potentiel chimique du nanodisque central de graphène μ _{c 2} est capable de modifier les champs EM de l'oligomère de graphène sans changer la géométrie. Les résultats en augmentant μ _{c 2} sont représentés sur les Fig. 5b et c. L'augmentation de μ _{c 2} améliore les oscillations plasmoniques des nanodisques centraux de graphène. Cependant, lorsque l'augmentation de μ _{c 2} est relativement faible, la force de l'oscillateur du nanodisque central de graphène n'est pas suffisante pour prendre en charge le nouveau mode plasmonique et influencer les modes intrinsèques, donc le spectre d'extinction μ _{c 2} = 0.6eV n'a presque pas de changement par rapport à μ _{c 2} =0,5 eV, où deux pics de résonance apparaissent toujours (montré sur la figure 5b). Quand μ _{c 2} atteint une valeur élevée (0,8 eV), un nouveau pic de résonance apparaît évidemment dans le spectre d'extinction (montré sur la figure 5c). L'énorme amélioration des oscillations plasmoniques modifie profondément le profil du spectre d'extinction. Le nouveau pic de résonance provient de la forte interaction entre la lumière incidente et le nanodisque central de graphène, dont les champs EM se concentrent principalement sur le nanodisque central de graphène, qui est défini comme le mode central. Le pic de résonance supporté par le mode central est beaucoup plus grand que deux pics de résonance intrinsèque, tandis que les deux pics de résonance intrinsèque sont considérablement supprimés et disparaissent même dans le spectre d'extinction. L'effet de μ _{c 2} est différent de l'effet discuté précédemment, car le nanodisque central de graphène n'est pas contenu dans les modes plasmoniques innés. L'effet de μ _{c 2} consiste à changer le potentiel chimique de l'oligomère de graphène entier qui est discuté au début. De cette manière, en augmentant μ _{c 2} , on peut concevoir le nouveau dispositif plasmonique capable d'absorber efficacement la lumière incidente. En combinaison avec les études susmentionnées, l'adaptation flexible des localisations du champ électromagnétique peut être obtenue en ajustant avec précision les potentiels chimiques du nanodisque de graphène dans différentes positions.

un Illustration schématique de nanodisques de graphène sélectifs avec différents potentiels chimiques pour modifier le potentiel chimique du nanodisque de graphène central. b Les spectres d'extinction de l'oligomère de graphène avec le potentiel chimique du nanodisque central de graphène μ _{c 2} = 0,5eV et μ _{c 2} = 0.6eV. c Le spectre d'extinction de l'oligomère de graphène avec le potentiel chimique du nanodisque central de graphène μ _{c 2} = 0.8eV. L'encart montre les champs électriques (|E|) au pic de résonance

En pratique, une monocouche atomique continue de graphène est d'abord cultivée à l'aide d'une méthode de dépôt chimique en phase vapeur optimisée avec CH₄ comme source de carbone. Ensuite, le film de graphène est déterminé comme étant monocouche par des mesures Raman. La lithographie par faisceau d'électrons avec du poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) comme réserve de faisceau d'électrons est utilisée pour modeler le film de graphène pour produire les nanostructures proposées, et la zone exposée est gravée par le plasma d'oxygène, restant le motif de graphène protégé par une couche de PMMA suivie d'un décollement à l'acétone. L'appareil est alors prêt pour le test. Le potentiel chimique peut être réglé en manipulant le dopage chimique et électrostatique. Pour le dopage chimique, un changement de potentiel chimique local peut être réalisé en exposant les nanodisques de graphène requis à HNO₃ vapeur et empêchant simultanément le contact entre d'autres nanodisques de graphène et HNO₃ vapeur. Pour le dopage électrostatique, une configuration de grille supérieure appropriée peut manipuler localement le potentiel chimique du graphène en fournissant une tension de grille supérieure.

Conclusions

En conclusion, nous avons démontré la polyvalence de l'oligomère de graphène pour modifier les comportements EM et la forme des raies spectrales en faisant varier le potentiel chimique du graphène à l'échelle nanométrique. Les caractéristiques sont résumées à partir des champs électriques et des spectres d'extinction des différents potentiels chimiques. Premièrement, en modifiant le potentiel chimique de deux nanodisques de graphène respectivement en mode Y et en mode X, une variation flexible de deux pics de résonance apparaît dans les spectres d'extinction. Les deux pics de résonance peuvent être améliorés ou réduits en modifiant les différents potentiels chimiques de l'oligomère de graphène. Deuxièmement, l'augmentation du potentiel chimique de la partie d'intersection intensifie les deux pics de résonance et provoque la dégénérescence du mode Y. Troisièmement, le potentiel chimique élevé du nanodisque central de graphène est capable de supporter un fort pic de résonance et de restreindre simultanément deux pics de résonance innés. La dépendance de l'oligomère de graphène sur le potentiel chimique suggère que l'on peut modifier les comportements EM de la nanostructure de graphène avec un potentiel chimique sans modifier la géométrie. Les études précédentes basées sur les nanostructures de graphène ne peuvent changer qu'un pic d'absorption en changeant le potentiel chimique du graphène entier [19,20,21,22,23], mais la méthode de changement du potentiel chimique du graphène dans cet article peut régler les spectres avec des flexibilité, ce qui fait ressortir des phénomènes EM plus surpassants. Dans le domaine des applications pratiques, nos études offrent un nouveau degré de liberté pour modifier la plasmonique du graphène en ajustant le potentiel chimique des nanostructures de graphène. Les nanostructures de graphène fournissent une plate-forme facile pour cultiver les comportements EM avec la lumière en deux dimensions, ce qui ouvre la voie à la conception de nanodispositifs plasmoniques à base de graphène pour la nanodétection, le piégeage de la lumière et la photodétection.

Abréviations

EM :

Électromagnétique

MM :

Métamatériaux

PML :

Couche parfaitement assortie

MP :

Molécules plasmoniques

SPP :

Polaritons de plasmons de surface

SP :

Plasmons de surface