本文要點：
從連續的石墨烯單層中提出設計和製造用於等離子體激元的光子晶體
成果簡介
光子晶體通常在光學特性周期性變化的介質中實現。光子晶體可以精確控制集成光學電路中的光傳播，並且可以模仿高級物理概念。本文克服了普通的光子晶體不適合進行操作中的開/關控制的限制，並證明了表面等離振子極化子的可調諧二維光子晶體。平臺由一個連續的石墨烯單層組成，該石墨烯單層集成在帶有納米結構的柵極絕緣體的背柵平臺中。紅外納米成像揭示了光子帶隙的形成以及對局部等離激元密度的強調製，可以通過施加的柵極電壓來開啟/關閉或逐漸調節其狀態。我們還實現了支持高度受限的一維等離子體模式的人工疇壁。我們的靜電可調光子晶體源自標準的金屬氧化物半導體場效應電晶體技術，為實際的片上光處理鋪平了道路。
圖文導讀
圖1、石墨烯光子晶體。圖1是由在SiO 2柱陣列的頂部上被六方氮化硼完全包封的石墨烯單層組成的光子晶體的示意圖。
圖2、石墨烯基光子晶體的門可調等離子體響應。
圖3、一維等離子域壁狀態的門相關性。
這項工作中研究的石墨烯光子晶體在多種方面都是獨特的。首先，我們的光子晶體系統很容易通過固態選通效應進行調諧。可以使用柵極電壓打開和關閉光子晶體中的物質相互作用。我們發現，通過調節帶隙兩端的柵極電壓，等離子體LDOS可以變化多達16倍。其次，儘管與圖案化的超晶格電介質非常接近，但仍保留了石墨烯的原始性質。最終，我們的設備支持局限於工程疇壁的一維等離子體模式。值得注意的是，這些疇壁狀態是波谷極化的（螺旋形），即從等離激元帶的一個波谷開始的狀態僅沿一個方向傳播。谷極化的實驗驗證需要一個手性發射器，該發射器選擇性地耦合到單個等離激元谷，這超出了本研究的範圍。
小結
本文介紹的自上而下的光子晶體製造技術與最新的MOSFET器件完全兼容，這使我們的系統成為未來靜電可重構等離子集成電路的可行候選者。我們的圖案化電介質陣列還改變了石墨烯的電子特性，電子和等離激元特性之間的相互作用將成為未來研究的重點。
參考文獻：
Photonic crystal for graphene plasmons