超材料与二维电子气的联合仿真


#1

孙老师,您好:
我在仿真一个与HEMT(高电子迁移率晶体管)集成的超材料结构时,主要是在HEMT的上方淀积一层金属超材料,超材料与HEMT的源漏极相连。由于HEMT中的2DEG(二维电子气)厚度太小(~7nm),所以我用二维的石墨烯的面电导率模型来对应2DEG的Drude模型,通过公式计算得到2DEG浓度(~3×1012cm-2)最大时,对应的石墨烯的费米能量大致为0.1eV,散射率 大致为9.63meV。超材料结构的谐振频率大致在0.75THz处,超材料结构的谐振原理与官网上提到的陈候桐超材料结构类似,在电场偏振垂直于开口处时,太赫兹波入射到超材料表面时会形成LC谐振,在2DEG存在且浓度较高时,2DEG会将超材料结构的开口处短路,从而使得超材料结构不能形成有效地LC谐振。但是当我加上2DEG(对应的石墨烯)时,仿真得到的结果是2DEG并没有将LC谐振给消除。具体的文件如下:2.pdf (3.0 MB)
参考文件如下:


#2

我抽不出时间阅读文献,但是要检验你的理论是不是正确,你需要得到类似于文献的结果。我看到你的透射率与文献图3A的很不同。

另外,你说的消失是不是图3B?

进一步讨论,文献是不是用电学仿真了不同电压的结果?如果是,你需要用DEVICE软件的CHARGE仿真,然后再将折射率变化导入光学仿真。 我们网上的例子
https://kb.lumerical.com/en/index.html?metamaterials_terahertz_resonator.html
就是这样。但是,我觉得可能原文献没有给出折射率转换模型,我们猜测的模型可能与文献不同,因此结果不准确,此问题已经存在很长时间了,我一直没有抽出时间进一步研究,所以0伏电压结果与这个不同
https://kb.lumerical.com/en/index.html?metamaterials_thz_chen.html


#3

孙老师,想得到的是文献中的图4A,想得到的结果是在不同的2DEG浓度下,透射率的不同,我仿真了2DEG最大浓度和浓度为0 时,浓度为0时的结果是与文献相符的。文献中仿真用的是仿真2DEG的体介电常数,但是我试了由于2DEG厚度太小,仿真时间过长,所以想换成对应的石墨烯试试。


#4

,不好意思,孙老师,昨天忘了给仿真文件您看下。仿真的文件如下所示


#5

你需要知道什么是Differential Transmission;
如果浓度为0时的结果是与文献相符,而2DEG最大浓度时的结果与文献不相符,说明仿真文件设置是正确的,很可能材料模型有问题。这个你需要仔细研究,我们没有办法证明你用的对不对啊。