带可调带隙的光子晶体晶格栅门晶体管结构

我们构建了用于电流驱动的栅格栅门晶体管结构中形成的等离子体晶体的水动力学模型。该模型表明，通过使用与多个等离子体腔相连的高载流子密度无栅区域，可以提高等离子体共振的品质因子。等离子体共振吸收的电磁辐射的解析和数值计算表明，驱动电流通过打破等离子体振荡的对称性，使所有等离子体模式都具有光学活性。这一效应导致等离子体共振吸收峰发生分裂，从而在等离子体能带谱中显现可由电流调节的带隙。所分析的设计可在室温下实现等离子体晶体的共振行为，适用于包括石墠、III-V、III-N材料和掺铬金刚石在内的 various material systems。我们认为， Terahertz 频段的双峰谱线也有助于在通常位于微波频段的带隙频率处实现吸收。对带隙频率的功率泵浦可促进带隙等离子体的激发，实现从微波到 Terahertz 频段的频率转换。所研究结构中无栅区域长度的可调性特征，使其能够与 Terahertz 辐射有效耦合，金属衬底充当分配式共振天线。本文所述结果的应用领域包括 Terahertz 通信系统、Terahertz 传感与成像、频率转换系统以及其他先进的 Terahertz 等离子体器件。