نانوسوئیچ پلاسمونیک مبتنی بر gst با روش مدار معادل در ناحیه فروسرخ نزدیک

در این مقاله، یک نانوسوئیچ پلاسمونیک متشکل از یک نانودیسک نقره که بر روی یک لایه gst قرار گرفته، در ناحیه فروسرخ نزدیک طراحی و شبیه ‌سازی شده است. ماده تغییر فاز gst با تغییر دما، ساختار را تنظیم‌پذیر می‌ کند. به‌دلیل تغییر قابل ‌توجه در پیوند gst، هنگامی که از حالت آمورف به حالت کریستالی تغییر می ‌کند، ضریب شکست آن به میزان قابل توجهی افزایش می ‌یابد. تغییر در طیف جذب بین حالت ‌های آمورف و کریستالی، منجر به قابلیت سوئیچینگ با نسبت خاموشی 10.3db در طول ‌موج  1564nm می‌ شود. به منظور بهینه ‌سازی عملکرد ساختار، تاثیر ضخامت gst، اندازه شعاع نانودیسک و زاویه تابش بررسی می ‌شود. همچنین، روش تحلیلی مدار معادل برای تایید نتایج شبیه‌ سازی استخراج شده است. نتایج به ‌دست آمده در این پژوهش، قابلیت بالای استفاده از مواد تغییر فاز به ‌ویژه gst، به عنوان یک ماده مناسب برای استفاده در ادوات مختلف فوتونی قابل تغییر با انرژی کارآمد، از جمله جاذب ‌ها، حافظه‌های چند سطحی و ادوات رنگی در فرکانس ‌های نوری را نشان می‌ دهد.

GST-based Plasmonic Nano-switch with Equivalent Circuit Model in Near-infrared Region

In this paper, a plasmonic nano-switch that is composed of a silver nanodisk located on the GST layer is designed and simulated in the near-infrared region. The GST phase change material adjusts the structure by changing the temperature. Due to the significant change in the GST bond, when it varies from amorphous state to crystalline one, its refractive index increases remarkably. A change in the absorption spectrum between amorphous and crystalline states leads to switching capability with the extinction ratio of 10.3 dB at the wavelength of 1564 nm. In order to optimize the structure performance, the effects of GST thickness, nanodisk radius size and incident angle are investigated. Also, the equivalent circuit method is derived to confirm the simulation results. The obtained results demonstrate the high capability of using phase change materials specially GST, as a suitable material for use in various energy-efficient switchable photonic devices such as absorbers, multi-level memories and color devices at optical frequencies.