Efectos de la presión hidrostática sobre los modos defectivos en un cristal fotónico bidimensional semiconductor con geometría hexagonal

• Soto Perdomo, Juan Sebastián ^[1] ; Arrieta Jiménez, Emiro Segundo ^[1]
  1. [1] Universidad Surcolombiana

     Universidad Surcolombiana

     Colombia

     
• Localización: Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, ISSN 0120-4211, Vol. 18, Nº. 1, 2020, págs. 21-26
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Effects of hydrostatic pressure on defect modes in a semiconductor two-dimensional photonic crystal with hexagonal geometry
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    Las propiedades ópticas de las estructuras caracterizadas mediante una función dieléctrica periódica como los cristales fotónicos (CFs), ha despertado interés por sus aplicaciones en diversos campos de la óptica y la optoelectrónica. Cuando la periodicidad de los CFs se rompe por la inserción de defectos, permite el confinamiento de modos de luz. En esta contribución se presenta un estudio teórico del efecto de la presión hidrostática sobre la estructura de bandas en un cristal fotónico bidimensional (CF-2D) con red hexagonal, compuesto por agujeros de aire en un fondo de material semiconductor de fosfuro de galio (GaP), que se caracteriza por tener el índice de refracción más alto entre los semiconductores binarios y su rango de transmisión se utiliza en aplicaciones de luz visible e infrarrojo cercano. En este trabajo se utiliza el método de expansión en ondas planas para el modo de polarización transversal magnético (TM). Inicialmente, se estudia la relación de dispersión del cristal fotónico regular (sin defecto) y se analiza la zona de bandgap fotónico (PBG); posteriormente se aumenta la presión hidrostática, generando que la estructura de banda fotónica presente un desplazamiento a regiones de alta frecuencia. Continúo a este análisis, utilizando la técnica de la supercelda se considera un defecto puntual dentro de la estructura, que reemplaza un agujero de aire por material semiconductor, que genera estados permitidos o modos de defecto en el interior del bandgap fotónico. Al aumentar la presión hidrostática se observa que el ancho del bandgap fotónico permanece inalterado y los modos de defecto presentan un desplazamiento a valores de altas frecuencias.

  • English

    The optical properties of structures characterized by a periodic dielectric function such as photonic crystals (PCs) have sparked interest in their applications in various fields of optics and optoelectronics. When the periodicity of the CFs is broken by the insertion of defects, it allows the confinement of light modes. In this contribution, using the plane wave expansion method for the transversal magnetic polarization mode and the MATLAB computational Software, the effect of hydrostatic pressure on the band structure in a two-dimensional photonic crystal with a hexagonal lattice, composed of air holes in a background of gallium phosphide (GaP) semiconductor material, which is characterized as it has the highest refractive index among binary semiconductors and its transmission range is used in visible light and near infrared applications. Initially, the scattering ratio of the regular photonic crystal (without defect) is studied and analyzed the photonic band gap zone (PBG); then the hydrostatic pressure is increased, which causes the photonic band structure to present a displacement to regions of high frequency. Continuing this analysis, using the supercell technique, a point defect is considered within the structure that replaces an air hole with semiconductor material, which generates allowed states or defect modes inside the photonic bandgap. As the hydrostatic pressure increases, it is observed that the width of the photonic bandgap remains unchanged and the defect modes present a shift to high frequency values.