Dissertação

Terahertz plasmonic instabilities in graphene: a hydrodynamical description EVALUATED

As fontes de radiação terahertz (THz) estimuladas electricamente são extremamente interessantes dada a sua versatilidade e potencialidade no que concerne à miniaturização, abrindo o caminho para tecnologia THz de circuito integrado. Neste trabalho é demonstrado que explorando a plasmónica em grafeno é possível gerar radiação THz na gama 0.5THz<f<10THz, podendo, em particular, gerar quer radiação coerente, quer um "frequency comb". A configuração estudada consiste num transístor de efeito de campo de grafeno, sujeito a condições fronteira assimétricas, onde a radiação se origina devido a uma instabilidade plasmónica que pode ser controlada pela injecção de corrente contínua. Partindo desta configuração vários esquemas são também apresentados, de entre os quais um mecanismo para a amplificação da instabilidade no caso de substratos com permitividade eléctrica variada, o que permite ultrapassar eventuais limitações associadas à implementação experimental. Os tratamentos analíticos e numéricos da hidrodinâmica do plasma em grafeno são explanados, mostrando que a instabilidade pode ser controlada experimentalmente pela tensão aplicada na porta, bem como pela corrente injectada. Os cálculos efectuados, assim como as simulações numéricas, indicam ainda que a radiação emitida exibe graus de coerência, temporal e espacial (g(τ)>0.6 g(r_1,r_2)>0.8), e irradiância apreciáveis (10^7Wm^-2). Este facto leva a que estes modelos sejam candidatos importantes para uma futura fonte de laser THz. Ademais uma configuração electromecânica, cujo objectivo visa acoplar a instabilidade plasmónica às oscilações flexurais (modos fora do plano), é também analisada, deixando antever um outro mecanismo de instabilidade a estudar no porvir.
plasmónica em grafeno, instabilidade plasmónica, radiação THz, transistor de grafeno

Junho 12, 2019, 14:0

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Orientação

ORIENTADOR

Hugo Fernando Santos Terças

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar Convidado