Dispositivos de estruturas planares periódicas baseadas em ressonadores de fosforeno na faixa de infravermelho

As propriedades anisotrópicas do fosforeno podem ser exploradas para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos para as mais variadas aplicações. Este trabalho apresenta modelagem de dispositivos que consistem em estruturas periódicas planares baseadas em fosforeno na faixa de infravermelho. Com a modelagem dessas estruturas realizamos estudos relacionados à verificação de níveis de transmitância e de ressonâncias. Analisamos a eficácia da geometria de ressonadores de fosforeno e também o controle das ressonâncias por meio da dopagem eletrônica do material. A primeira estrutura proposta consiste em um filtro, cuja célula unitária possui uma camada de fosforeno, em forma de disco, sobre um substrato dielétrico de SiO2, com funcionamento dependente dependente da polarização da onda. A segunda estrutura possui uma célula unitária que consiste em duas folhas de fosforeno, também em forma de disco, acopladas, em sanduíche, a um substrato dielétrico de SiO2, com funcionamento de filtro. A terceira estrutura consiste em duas folhas quadradas de fosforeno, com dimensões diferentes, também acopladas a um sustrato dielétrico de SiO2, com função de um filtro de banda dupla. A quarta estrutura é um filtro cuja célula unitária consiste em duas folhas quadradas idênticas de fosforeno, em sanduíche com uma fina folha dielétrica de h-BN. Nesse filtro, folha quadrada inferior foi rotacionada em 90◦ em relação à de cima. Tal estrutura fornece uma curva de transmitância com uma frequência de ressonância dipolar, independentemente da polarização da onda incidente. Os resultados numéricos estão em bom acordo com os resultados analíticos obtidos pela teoria dos modos acoplados temporal (TCMT). Além da independência da polarização, esse dispositivo possui uma baixa dependência do ângulo de incidência da onda. Essa quarta estrutura pode ser usada como filtro, interruptor, modulador e sensor. Verificamos que essas quatro estruturas propostas, por serem baseadas em fosforeno, pode ser dinamicamente ajustável em faixas de frequências maiores do que as que são feitas baseadas em grafeno. Todos os resultados foram obtidos por meio de simulações eletromagnéticas que utilizam o método de elementos finitos.