بررسی اثر پلاسمونیک گرافن در طراحی گیت‌های منطقی مبتنی بر موجبرهای نوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه الکترونیک، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران

2 مرکز پژوهشات پردازش دیجیتال و بینایی ماشین، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران

چکیده

گیت‌های منطقی مبتنی بر موج‌برهای نوری و بررسی اثرات پلاسمونیک بر آنها در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته­اند. اثر پلاسمونیک مبتنی بر گرافن اثر جدیدی است که در این مقاله برای طراحی گیت‌های منطقی AND و XOR به عنوان اجزای پایه برای مدار یک نیم‌جمع‌کننده نوری مورد بررسی قرار می‌گیرد. با اعمال پارامتر‌های محیط، مقدار رسانایی در پتانسیل شیمیایی
 ev 565/0 طبق معادله رسانایی برابر 4- 10 ×936/0 بدست می‌آید. با توجه به مقدار ثابت گذردهی خلا که برابر یک است و ضخامت گرافن بکار رفته که برابر nm 7/0 است، مقدار قسمت موهومی ضریب دی‌الکتریک در فرکانس کار  Grad/s 7 برابر مقدار تقریبی02/0 بدست می‌آید. طول موج سیگنال ورودی برابر 55/1 میکرومتر در پتانسیل شیمیایی ev 565/0 درنظر گرفته شده است. پس از اعمال پارامترهای تعریف‌ شده گرافن تحت موج‌بر پلاسمونیک برای ساختار مورد نظر، نتایج خوبی برای پاسخ‌دهی به ساختار‌های منطقی موجود در یک نیم‌جمع‌کننده مشاهده می شود. نخستین افزاره طراحی شده، یک ساختار AND پلاسمونی برپایه گرافن است. ضریب عبور توان این سوییچ در شرایط بهینه برای حالت روشن 98/0 است و برای حالت خاموش 55/0 است. سپس، ساختار XOR طراحی شده است که ضریب عبور توان این سوییچ در شرایط بهینه برای حالت روشن 85/0 است و برای حالت خاموش 02/0 است که در مقایسه با کار‌های انجام شده دارای ویژگی انتقالی حداکثری توان در سیستم مدار یک ‌نیم‌جمع‌کننده است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of plasmonic effect of graphene in the design of the optical waveguides based logical gates

نویسندگان [English]

  • z. alaie 1
  • fatemeh salehi 2
1 Faculty of Electrical Engineering, Najafabad Azad University
2 Faculty of Electrical Engineering, Najafabad Azad University
چکیده [English]

Logic gates based on optical waveguides have been implemented in recent years. But the use of the plasmonic effect on logical devices like semiconductor has not yet been investigated. The graphene-based plasmonic effect is a novel effect that is discussed in this paper on nanostructure devices such as semiconductor. In this paper, a logical innovation for the design of the logical gates AND and XOR has been implemented as the basic components for the half adder circuit based on graphene plasmonic waveguides. The functions for the graphene are computed by the equations and charts defined in the articles and applied to the system. By applying the environmental parameters, the conductivity value at the chemical potential of 0.565 ev is obtained according to the conductivity equation of 0.936 × 10-4. Due to the constant value of the permeability of the vacuum, which is equal to one and the graphene thickness is equal to 0.7 nm, the amount of the dynamic part of the dielectric coefficient at the 7 Grad / s work frequency is the approximate value of 0.02. The wavelength of the input signal is 1.55 μm in the chemical potential of 0.565 ev. After applying the defined parameters of graphene under the plasmonic waveguide for the desired structure, there are good results for responding to the logical structures in half adder circuit. The first designed device is a graphene-based AND plasmon structure. The power factor of this switch is 0.98 for optimum on state and 0.55 for off state. Then the structure of XOR is designed, whose power factor of this switch in optimal conditions is 0.85 for on state and 0.02 for off mode, which a in comparison with previous works, have maximum power transfer characteristics in the half adder circuit.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Logical Gates
  • Plasmonic
  • Graphene