شیلد الکترومغناطیسی تنظیم‌پذیر بر پایه ساختارهای متناوب گرافنی در فرکانس‌های تراهرتز

با کشف ماده دوبعدی گرافن، ساخت و پیاده‌سازی مدارهای الکترونیکی در فرکانس‌های تراهرتز و نوری سرعت بیشتری پیدا کرده است. بنابراین مبحث شیلد الکترومغناطیسی در مدارهای تراهرتز و کاهش اثرات مخرب بخش‌های مختلف مدار بر یکدیگر حائز اهمیت است. در این مقاله با استفاده از ساختارهای متناوب گرافنی، دو نوع شیلد الکترومغناطیسی در فرکانس تراهرتز پیشنهاد می‌شود. باتوجه به قابلیت تنظیم‌پذیری رسانایی در گرافن، می‌توان شیلدهای پیشنهادی را در فرکانس کاری موردنظر تنظیم کرد. برای تسریع محاسبات ضریب کارایی شیلد، ابتدا مدلی مداری به فرم بسته برای ساختار گرافنی پیشنهاد شده و سپس با استفاده از روش خط انتقال کارایی شیلد محاسبه می‌شود. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده با نتایج حاصل از نرم‌افزار تجاری cst-mws دقت و سرعت بالای روش خط انتقال را نشان می‌دهد. در انتها تاثیر عواملی مانند تعداد لایه‌ها، ضخامت لایه‌های sio2، پهنای نوارهای گرافن، فاصله بین دو سلول گرافن، تاثیر انرژی فرمی‌های مختلف و تابش مایل بر کارایی شیلد ساختارهای پیشنهادی مورد بحث قرار گرفته است که باعث می‌شود اطلاعات جامعی برای طراحی شیلد در اختیار خوانندگان محترم قرار گیرد.

Tunable Electromagnetic Shield Using Periodic GrapheneBased Structures in the Terahertz Regime

Since graphene discovery, designing and implementation of electronic circuits have been developed in the THz and optical frequencies to achieve ultrafast responses. Thus, electromagnetic shielding due to its protection effects against disturbances caused by adjacent elements has emerged as a vital issue in circuit designing. In this paper, two types of electromagnetic shields are proposed in the THz regime. Regarding the adjustability of graphene’s conductivity, one can easily tune the frequency response in order to adapt it with the frequency range in which their circuit works. In order to accelerate the computation of shield efficiency factor, firstly an equivalent circuit model is proposed as a closedform expression, and then shield efficiency can be achieved using transmission line model. Comparisons indicate that the results derived from the proposed method are in high accordance with those of CSTMWS commercial software. Finally the effects of the number of layers, the thickness of SiO2 layers, the width of graphene ribbons, the gap between the two individual cells, Fermi energies, and oblique incident on the shielding effectiveness of the proposed structure are discussed in details for interesting readers.