[3분논문] 제6회 - 그래핀을 이용한 플라즈몬 소자

황용섭의 3분논문 제6회입니다.

총시간은 7분 09초입니다. 

빨리 말하려 애쓰지 않고, 하고 싶은 말을 차근차근 하다보니 시간이 꽤 길어지네요.

할 말을 조금 빼고 더 짧게 만들어 보려다가, 그래도 듣는 분들에게는 이게 더 도움이 될 것 같아서 그냥 올립니다.

재미있게 논문 보면서 들어보세요.

# 방송 바로 듣기

1. 06_3분논문_제6회.mp3

# 방송 mp3 파일 내려받기

(여기를 눌러주세요)

(참고: mp3 파일은 예고 없이 삭제될 수 있습니다.)

# 논문표지

# 간단한 정보

글쓴이: Hugen Yan, Xuesong Li, Bhupesh Chandra, George Tulevski, Yanqing Wu, Marcus Freitag, Wenjuan Zhu, Phaedon Avouris and Fengnian Xia

제목: Tunable infrared plasmonic devices using graphene/insulator stacks

학술지: Nature Nanotechnology

발행년월: 2012년 4월

이어가기: http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2012.59

# 용어

- notch filter: 노치 거르개. 띠멈춤 거르개의 한 종류로 품위값이 높은 거르개를 말한다. 특정한 파장 또는 주파수를 중심으로 높은 거름비(extinction ratio)를 보인다.

- triangular lattice: 세모살창, 세모격자. hexagonal lattice, 여섯모살창, 육각격자라고 부르기도 한다. 정육면체 모양을 평면에 늘어놓은 모양이다. 2차원 광자결정의 기본 구조로 자주 사용되었다.

# 발췌

1. 첫 문단의 뒷 부분에서

Using patterned graphene/insulator stacks, we demonstrate widely tunable far-infrared notch filters with 8.2 dB rejection ratios and terahertz linear polarizers with 9.5 dB extinction ratios.

# 그림

Figure 1: Fabrication of transparent graphene plasmonic devices.

a, Quartz is used as a transparent substrate and the fabrication involves three layer deposition steps and a single lithographic step: (1) coating of the polymer buffer layer; (2) deposition of wafer-scale graphene; (3) doping of the graphene and (4) patterning of the multilayer device into desirable structures. Patterned disk arrays are shown. b, SEM image (false colour) of a stacked graphene/insulator microdisk array arranged in a triangular lattice (d = 2.6 µm and a = 3 µm). c, Relative transmission spectra from near-infrared to ultraviolet for an as-prepared (before patterning) device consisting of five graphene layers. From 3 µm to 1.25 µm, the relative transmission is close to unity due to the strong Pauli-blocking effect²². The relative transmission in the visible is ~90% and an excitonic peak is observed at ~260 nm (ref. 24). Inset: photograph of the as-prepared stack with five graphene layers, before lithographic patterning.

Figure 4: Transparent far-infrared filters and terahertz polarizers.

a, Extinction in transmission, 1−T/T₀, in single-layer graphene plasmonic devices with identical d (4.4 µm) but different a (4.8 and 9 µm, respectively). The resonance softens when smaller a is used, due to graphene disk–disk interaction within the same layer. Inset: schematic of the graphene disk–disk interaction. b, Extinction spectra of tunable terahertz filters using stacked devices with five graphene layers. The resonance frequency can be tuned by varying the diameter of the disks. In these filters, the lattice constant ais always 400 nm larger than the disk diameter d. c, Extinction spectra of a graphene polarizer for light polarizations along (θ = 0°) and perpendicular (θ = 90°) to the microribbons. Left inset: schematic of polarizer (θ, angle between E field and microribbons; width of ribbons (W), 2 µm; ribbon-to-ribbon spacing (S), 500 nm). Right inset: extinction (1−T/T₀) at 40 cm⁻¹ as a function of light polarization, plotted in a polar coordinate system.

# 결론

그래핀이라는 각광받는 소재를 써서 플라즈몬 소자를 만들었다. 주기적인 구조를 도입하여 새로운 특성을 주려고 시도하였다. 하지만 노치 거르개나 편광판으로서의 성능은 좋지 않아 보인다. 또한 조율할 수 있다(tunable)고 말하기도 어렵다. 소자의 성능보다 그래핀을 이용한 새로운 물리적 현상이 적용된 부분을 잘 살펴보면 좋을 것 같다.

끝.

2012년 5월 3일