بررسی اثر گذردهی الکتریکی نزدیک صفر در مدولاتور الکترواپتیک پلاسمونی بر پایه روی اکسید آلاییده‌شده با آلومینیم

در این پژوهش یک مدولاتور الکترواپتیک پلاسمونی جذب‌کننده با ساختار چند لایه برپایه محیط فعال روی اکسید آلاییده‌شده با آلومینیم معرفی شده است. در لایه روی اکسید آلاییده‌شده با آلومینیم اثر پاشندگی حامل‌های آزاد حکم فرماست. با اعمال ولتاژ دروازه (گیت) چگالی حاملهای آزاد تغییر می‌کند و قسمت حقیقی و موهومی ضریب دی‌الکتریک محیط فعال دگرگون شده باعث افزایش ضریب جذب مدولاتور برای مد پلاسمون پلاریتون منتشر شونده می‌شود. به دلیل وجود اثر گذردهی الکتریکی نزدیک صفر در لایه روی اکسید آلاییده‌شده با آلومینیم دامنه میدان در آن شدید است. به همین علت مدولاتور نسبت به تغییر ضریب دی‌الکتریک در این لایه حساس بوده و کارایی مناسبی را از خود بروز می‌دهد. برای به دست آوردن چگالی حاملهای آزاد معادله پواسون با روش تفاضلات محدود حل شده و پاسخ معادله پاشندگی پیکربندی پیشنهادی با روش نلدر-مید به صورت عددی به دست آمده است.

investigation of the epsilon near zero effect in aluminum-doped zinc oxide plasmonic electro-optical modulator

in this work, we introduce a multilayer absorbing plasmonic electro-optical modulator that its active medium is aluminum-doped zinc oxide (azo). the free carrier dispersion is a dominant effect in the azo layer. by applying a gate voltage, an increase of absorption coefficient of the modulator for the propagating plasmon-polariton mode is occurred as the free carriers are changed and consequently the real and imaginary parts of the dielectric constant of the active medium is significantly altered. in order to calculate the free carriers densities, the poisson equation is solved using finite difference method. in addition, the solution of the dispersion equation for the proposed structure is obtained by nelder-mead method.