基于Fano共振的金属-绝缘体-金属-石墨烯纳米管混合结构动态可调折射率传感器

编号：CYYJ02986

篇名：基于Fano共振的金属-绝缘体-金属-石墨烯纳米管混合结构动态可调折射率传感器

作者：祁云平 贾迎君 张婷 丁京徽 尉净雯 王向贤

关键词： 表面等离子体激元 石墨烯纳米管 折射率传感器 多模干涉耦合模理论

机构： 西北师范大学物理与电子工程学院 四川大学电子信息学院 兰州理工大学理学院

摘要： 为了解决传统金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal,MIM)波导结构传感器不可动态调控的问题,本文将石墨烯纳米管引入MIM波导耦合圆环谐振腔结构,设计了一种动态可调的MIM-石墨烯纳米管混合结构折射率传感器.采用有限元法对系统的传输特性、电场分布和磁场分布进行数值研究,并通过多模干涉耦合模理论进行分析验证.结果表明,Fano共振源自于TM10腔共振模式和石墨烯等离子体电共振模式之间的相干耦合.通过改变石墨烯的化学势可以在较大波长范围内动态调谐Fano共振的谐振波长和线宽,从而实现折射率传感器的动态调控.在最佳结构参数下,传感器灵敏度可达1250 nm/RIU.与传统的MIM波导结构相比,该器件具有结构简单、动态可调、易于加工且工作波段范围大等诸多优点,对设计可动态调控的高性能纳米光子集成器件具有一定的指导意义.