Анизотропия и усиление терагерцевого электромагнитного отклика, вызванные протеканием постоянного электрического тока в графене

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель настоящей работы — исследовать преобразование поляризации и усиление электромагнитной терагерцевой (ТГц) волны, нормально падающей на графен с постоянным электрическим током, направленным под произвольным углом относительно вектора электрического поля падающей волны. Методы. Выражения для элементов тензора динамической проводимости графена получены с использованием гидродинамического приближения. Для расчета электромагнитного отклика были решены уравнения Максвелла со стандартными граничными условиями для тангенциальных компонент электрических и магнитных полей. Результаты. Показано, что динамическая проводимость графена зависит от скорости и направления электронного дрейфа даже при отсутствии простран\ственной дисперсии. Это приводит к преобразованию поляризации электромагнитного излучения на ТГц-частотах. Действительные части элементов тензора динамической проводимости графена с электронным дрейфом могут стать отрицательными, что приводит к усилению ТГц-колебаний. Заключение. Показана возможность преобразования поляризации и усиления электромагнитной ТГц-волны, падающей на графен с постоянным электрическим током. Эффективность преобразования поляризации может достигать 97 процентов.

Об авторах

Илья Михайлович Моисеенко

Московский физико-технический институт (МФТИ)

Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская обл. Телефон:8 (495) 408-45-54

Денис Васильевич Фатеев

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)

ORCID iD: 0000-0003-1406-5385
SPIN-код: 6228-0865
Scopus Author ID: 17433978100
ResearcherId: K-2579-2012
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23

Вячеслав Валентинович Попов

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)

ORCID iD: 0000-0003-1303-6443
SPIN-код: 2016-4235
Scopus Author ID: 56870876100
ResearcherId: H-8678-2016
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23

Список литературы

  1. Bandurin D. A., Svintsov D., Gayduchenko I., Xu S. G., Principi A., Moskotin M., Tretyakov I., Yagodkin D., Zhukov S., Taniguchi T., Watanabe K., Grigorieva I. V., Polini M., Goltsman G. N., Geim A. K., Fedorov G. Resonant terahertz detection using graphene plasmons // Nat. Commun. 2018. Vol. 9. P. 5392. doi: 10.1038/s41467-018-07848-w.
  2. Abidi E., Khan A., Delgado-Notario J. A., Clerico V., Calvo-Gallego J, Taniguchi T., Watanabe K., Otsuji T., Velazquez J. E., Meziani Y. M. Terahertz detection by asymmetric dual grating gate bilayer graphene fets with integrated bowtie antenna // Nanomaterials. 2024. Vol. 14, iss. 4. P. 383. doi: 10.3390/nano14040383.
  3. Boubanga-Tombet S., Knap W., Yadav D., Satou A., But D. B., Popov V. V., Gorbenko I. V., Kachorovskii V., and Otsuji T. Room-temperature amplification of terahertz radiation by gratinggate graphene structures // Physical Review X. 2020. Vol. 10, iss. 3. P. 031004. DOI: 10.1103/ PhysRevX.10.031004.
  4. Cosme P., Tercas H. Terahertz laser combs in graphene field-effect transistors // ACS Photonics. 2020. Vol. 7, iss. 6. P. 1375–1381. doi: 10.1021/acsphotonics.0c00313.
  5. Xiao Z., Jiang Z., Wang X., Cui Z. Switchable polarization converter with switching function based on graphene and vanadium dioxide // Journal of Electronic Materials. 2023. Vol. 52, iss. 3. P. 1968–1976. doi: 10.1007/s11664-022-10149-0.
  6. Polischuk O. V., Melnikova V. S., Popov V. V. Giant cross-polarization conversion of terahertz radiation by plasmons in an active graphene metasurface // Applied Physics Letters. 2016. Vol. 109, iss. 13. doi: 10.1063/1.4963276.
  7. Guo T., Argyropoulos C. Broadband polarizers based on graphene metasurfaces // Optics letters. 2016. Vol. 41, iss. 23. P. 5592–5595. doi: 10.1364/OL.41.005592.
  8. Moiseenko I. M., Fateev D. V., Popov V. V. Dissipative drift instability of plasmons in a single-layer graphene // Physical Review B. 2024. Vol. 109, iss. 4. P. L041401. doi: 10.1103/PhysRevB.109. L041401.
  9. Narozhny B. N. Electronic hydrodynamics in graphene // Annals of Physics. 2019. Vol. 411. P. 167979. doi: 10.1016/j.aop.2019.167979.
  10. Bandurin D. A., Torre I., Krishna Kumar R., Ben Shalom M., Tomadin A., Principi A., Auton G. H., Khestanova E., Novoselov K. S., Grigorieva I. V., Ponomarenko L. A., Geim A. K., Polini M. Negative local resistance caused by viscous electron backflow in graphene // Science. 2016. Vol. 351, iss. 6277. P. 1055–1058. doi: 10.1126/science.aad0201.
  11. Kumar C., Birkbeck J., Sulpizio J. A., Perello D., Taniguchi T., Watanabe K., Reuven O., Scaffidi T., Stern Ady, Geim A. K., Ilani S. Imaging hydrodynamic electrons flowing without Landauer–Sharvin resistance // Nature. 2022. Vol. 609, iss. 7926. P. 276–281. doi: 10.1038/s41586-022-05002-7.
  12. Svintsov D., Vyurkov V., Ryzhii V., and Otsuji T. Hydrodynamic electron transport and nonlinear waves in graphene // Phys. Rev. B. 2013. Vol. 88. P. 245444. doi: 10.1103/PhysRevB.88.245444.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».