Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом
The theory of non-linear interaction of electromagnetic radiation with hybrid plasmonic structure, which consists of the two-dimensional quantum heterostructure integrated with a plasmonic element in the form of a metal grating, is developed. In particular, the non-linear effect of a detection of hi...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018623 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозиторії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2018623 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20186232019-05-01T08:32:50Z Theory of Detection of Terahertz Radiation in Hybrid Plasmonic Structures with Drifting Electron Gas Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом Lyaschuk, Yu. M. Korotyeyev, V. V. ТГц плазмонiка детектування ТГц випромiнювання гiбриднi плазмоннi структури THz plasmonics THz detection hybrid plasmonic structures - The theory of non-linear interaction of electromagnetic radiation with hybrid plasmonic structure, which consists of the two-dimensional quantum heterostructure integrated with a plasmonic element in the form of a metal grating, is developed. In particular, the non-linear effect of a detection of high-frequency radiation by a drifting two-dimensional electron gas is examined. Based on the self-consistent solutions of the Maxwell and non-linear hydrodynamic equations in the frames of consistent perturbation theory of the second order, the expression of a photoresponse in the THz region is found. It is shown that the obtained expression contains an additional factor corresponding to the radiative decay rate. The latter was omitted in the previous theories. The presented theory is applied to the analysis of high-frequency properties of hybrid plasmonic structures on the basis of AlGaAs/GaAs quantum heterostructure. The influences of an optically thick substrate and the effect of the electron heating under high electron drifts on the spectral characteristics of the transmission/absorption coefficients and on the photoresponse spectra are analyzed. Some recommendations as for the design of efficient terahertz radiation detectors with the use of the hybrid plasmonic structures as a core element are given. Побудована пертурбацiйна теорiя нелiнiйної взаємодiї електромагнiтного випромiнювання з гiбридною плазмонною структурою, яка являє собою двовимiрну квантову гетероструктуру, iнтегровану з плазмонним елементом у виглядi металiчної ґратки. Зокрема, проаналiзовано нелiнiйний ефект детектування надвисокочастотного випромiнювання дрейфуючим двовимiрним електронним газом. На основi самоузгодженого розв’язку системи рiвнянь Максвелла i нелiнiйних рiвнянь гiдродинамiки в другому порядку теорiї збурень отриманий вираз для напруги фотовiдгуку. Показано, що послiдовне врахування поправок другого порядку теорiї збурень в рiвняннях Максвелла приводить до появи у виразi фотовiдгуку додаткового фактора, який враховує радiацiйнi втрати. Теорiя була застосована до аналiзу ТГц властивостей плазмонної структури на основi квантової AlGaAs/GaAs гетероструктури. Проаналiзовано вплив оптично товстої дiелектричної пiдкладки та ефекту розiгрiву носiїв при високих дрейфових швидкостях на спектральнi характеристики коефiцiєнтiв пропускання/поглинання та форму спектрiв напруги фотовiдгуку. Розроблено рекомендацiї щодо рацiонального проектування детекторiв ТГц випромiнювання на основi гiбридних плазмонних структур. Publishing house "Academperiodika" 2018-12-12 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018623 10.15407/ujpe62.10.0889 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 62 No. 10 (2017); 889 Український фізичний журнал; Том 62 № 10 (2017); 889 2071-0194 2071-0186 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018623/719 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018623/720 Copyright (c) 2018 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
ТГц плазмонiка детектування ТГц випромiнювання гiбриднi плазмоннi структури THz plasmonics THz detection hybrid plasmonic structures - |
| spellingShingle |
ТГц плазмонiка детектування ТГц випромiнювання гiбриднi плазмоннi структури THz plasmonics THz detection hybrid plasmonic structures - Lyaschuk, Yu. M. Korotyeyev, V. V. Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом |
| topic_facet |
ТГц плазмонiка детектування ТГц випромiнювання гiбриднi плазмоннi структури THz plasmonics THz detection hybrid plasmonic structures - |
| format |
Article |
| author |
Lyaschuk, Yu. M. Korotyeyev, V. V. |
| author_facet |
Lyaschuk, Yu. M. Korotyeyev, V. V. |
| author_sort |
Lyaschuk, Yu. M. |
| title |
Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом |
| title_short |
Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом |
| title_full |
Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом |
| title_fullStr |
Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом |
| title_full_unstemmed |
Теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом |
| title_sort |
теорiя детектування терагерцового електромагнiтного випромiнювання в гiбридних плазмонних структурах з дрейфуючим електронним газом |
| title_alt |
Theory of Detection of Terahertz Radiation in Hybrid Plasmonic Structures with Drifting Electron Gas |
| description |
The theory of non-linear interaction of electromagnetic radiation with hybrid plasmonic structure, which consists of the two-dimensional quantum heterostructure integrated with a plasmonic element in the form of a metal grating, is developed. In particular, the non-linear effect of a detection of high-frequency radiation by a drifting two-dimensional electron gas is examined. Based on the self-consistent solutions of the Maxwell and non-linear hydrodynamic equations in the frames of consistent perturbation theory of the second order, the expression of a photoresponse in the THz region is found. It is shown that the obtained expression contains an additional factor corresponding to the radiative decay rate. The latter was omitted in the previous theories. The presented theory is applied to the analysis of high-frequency properties of hybrid plasmonic structures on the basis of AlGaAs/GaAs quantum heterostructure. The influences of an optically thick substrate and the effect of the electron heating under high electron drifts on the spectral characteristics of the transmission/absorption coefficients and on the photoresponse spectra are analyzed. Some recommendations as for the design of efficient terahertz radiation detectors with the use of the hybrid plasmonic structures as a core element are given. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018623 |
| work_keys_str_mv |
AT lyaschukyum theoryofdetectionofterahertzradiationinhybridplasmonicstructureswithdriftingelectrongas AT korotyeyevvv theoryofdetectionofterahertzradiationinhybridplasmonicstructureswithdriftingelectrongas AT lyaschukyum teoriâdetektuvannâteragercovogoelektromagnitnogoviprominûvannâvgibridnihplazmonnihstrukturahzdrejfuûčimelektronnimgazom AT korotyeyevvv teoriâdetektuvannâteragercovogoelektromagnitnogoviprominûvannâvgibridnihplazmonnihstrukturahzdrejfuûčimelektronnimgazom |
| first_indexed |
2023-03-24T08:56:23Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:56:23Z |
| _version_ |
1795757638613467136 |