تقويت جذب پهن‌باند نور در تك لايه‌هاي دي‌سلنايد تنگستن به كمك ساختارهاي پلاسمون سطحي

در طول دهۀ گذشته مواد دو بعدي مانند گرافن و دي كالكوژن هاي فلزات واسطه، به دليل خواص الكتريكي و نوري قابل ملاحظه‌اي كه دارند، توجه گسترده ي را در نانو فوتونيك و اپتو‌الكترونيك به خود جذب كرده‌اند. برخلاف گرافن با گاف انرژي صفر، دي كالكوژن هاي فلزات واسطه، مانند دي‌سلنايد تنگستن كه در حالت حجيم گاف انرژي خيلي بزرگ و غيرمستقيم دارند، با كاهش ضخامت آنها به تك لايه، گاف هاي نواري مستقيم در ناحيۀ مرئي و فروقرمز نزديك دارند. با اين‌حال به دليل ضخامت اتمي ذاتي، اين مواد با چالش شديدي براي بر هم‌كنش بين نور و ماده مواجه مي شوند كه منجر به جذب و گسيل نور ضعيف مي شود. براي مثال تك لايه هاي دي‌سلنايد تنگستن با ضخامت 649/0 نانومتر كه گاف انرژي 64/1 الكترون ولت دارد، كمتر از 10% نور فرودي را جذب مي كنند. بنابراين افزايش ميزان جذب نور در تك لايه هاي دي‌سلنايد تنگستن و ساير دي كالكوژن هاي فلزات واسطه به مسئلۀ مهمي براي كاربردهاي عملي در دستگاه هاي الكترونيكي و فوتونيكي تبديل مي‌شود. يك ‌راه حل براي رفع اين مشكل مي تواند تركيب اين تك لايه ها با ساختارهاي پلاسمون سطحي باشد. در اين مقاله به دنبال اين هستيم كه با طراحي يك سلول واحد نسبتاً ساده، ميزان جذب نور در ناحيۀ مرئي و فروقرمز نزديك را به حالت پهن‌باند ارتقا دهيم. ميانگين جذب جاذب پيشنهادي در بازۀ طول موجي 600 تا 850 نانومتر تقريباً برابر 93 درصد به دست مي آيد. لازم به ذكر است كه شبيه‌سازي‌هاي موجود در اين مقاله، به‌وسيلۀ نرم‌افزار لومريكال  انجام‌شده است.اين نرم‌افزار مبتني بر گسسته سازي معادلات ماكسول در حوزۀ زمان و مكان به كمك روش تفاضل محدود در حوزۀ زمان است.