تغییردهنده قطبش آرایش‌پذیر مایکرویوی و جاذب فراپهن‌باند تراهرتز تنظیم‌پذیر با ساختار گرافین-کوارتز-گرافین: تحلیل و طراحی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی برق (دانشکده مهندسی)، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی برق (دانشکده مهندسی)، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

doi
10.22034/tjee.2025.62907.4875
چکیده

در این مقاله، روشی برای تحلیل برخورد موج صفحه­ای مایل به ساختار متشکل از گرافین- کوارتز-گرافین با میدان‌های ساکن الکتریکی و مغناطیسی ارائه شده است تا بینشی فیزیکی از رفتار ناهمسانگردی چنین ساختاری بدست آید. ابتدا، نشان داده می­شود که مدل درود می­تواند برای مدل­سازی رسانایی سطحی گرافین بایاس شده استفاده شود تا به کمک چنین مدلی، ساختار مذکور تحت تابش مایل امواج صفحه­ای با قطبش­های TE و TM و زوایای تابش مختلف تحلیل ‌شود. سپس، ضرایب بازتاب و انتقال چنین ساختاری برای مقادیر مختلف پتانسیل شیمیایی گرافین و ضخامت‌های مختلف زیرلایه محاسبه می­شود. با بررسی نتایج، مشخص می­شود که چنین ساختاری منجر به چرخش و تغییر قطبش امواج صفحه­ای تابشی می­شود. این زاویه چرخش برای امواج صفحه­ای با قطبش TM بزرگتر از امواج با قطبش TE است، زمانی که تابش مایل اتفاق می­افتد. نهایتا، با ایجاد الگوی متناوبی از شکاف­ها بر روی صفحه گرافین بالایی و تغییر پتانسیل شیمیایی صفحات گرافین، جاذبی فراپهن­باند و تنظیم­پذیر با میزان جذب بیش از 80درصد در بازه 7THz~0.1 طراحی می­شود. شبیه­سازی­های انجام شده، نشان می­دهد که ساختار پیشنهادی به ازای زاویه تابش کمتر از 8۰درجه برای امواج صفحه­ای با قطبش­های TE و TM عملکرد جاذبی بسیار خوبی دارد.