Respuesta óptica en cristales fotónicos 1D con componentes semiconductores, superconductores y grafeno (2023)
Específicamente se analiza la influencia sobre los espectros de transmitancia, de variables termodinámicas como la presión y temperatura, además de la geometría de las estructuras. En el desarrollo del trabajo se consideraron dos tipos de cristales fotónicos, uno compuesto por la sucesión de placas superconductoras y semiconductoras alternadas, mientras que el otro consiste en la superposición de placas superconductoras y un bloque de capas de semiconductor con una lámina de grafeno inmersa entre ellas, cuya caracterización se realizó a partir de modelar teóricamente como un medio efectivo esta estructura. El método de la matriz de transferencia se utiliza para calcular la transmitancia de las diferentes estructuras, considerando la propagación de ondas electromagnéticas con polarización TE. La permitividad eléctrica del superconductor se obtuvo a partir del modelo de los dos fluidos. De otro lado, se emplearon fórmulas empíricas tomadas de reportes experimentales, para caracterizar la variación de la temperatura crítica del superconductor con la presión aplicada y la dependencia con la temperatura de la longitud de penetración, al igual que para la dependencia de la permitividad del semiconductor con la temperatura y presión, y la variación de la conductividad del grafeno como función de la temperatura. Al comparar los espectros de transmitancia de los dos tipos de cristales fotónicos considerados, se logró identificar el efecto de la inclusión de las láminas de grafeno sobre las propiedades ópticas de esos cristales fotónicos. Los principales cambios notados tienen que ver con el desplazamiento, aumento y disminución en el tamaño de las brechas fotónicas de los espectros de transmitancia obtenidos sobre la estructura compuesta por el superconductor y el bloque semiconductor-grafeno- semiconductor, con respecto a los espectros obtenidos sobre el cristal constituido por el superconductor y el semiconductor. En particular, se analizaron los efectos producidos por la temperatura, la presión y la geometría sobre ambos tipos de estructuras, los cuales se reflejan en el corrimiento y alteración de las brechas a medida que cualquiera de estos parámetros varíe.