Abstract

We propose a semiconductor–graphene cylinder that can serve as a terahertz (THz) photonic crystal. In such a structure, graphene plays a role in achieving a strong mismatch of the dielectric constant at the semiconductor–graphene interface due to its two-dimensional nature and relatively low value of the dielectric constant. We find that when the radius of the outer semiconductor layer is about ρ1∼100  μm, the frequencies of the photonic modes are within the THz bandwidth and they can be efficiently tuned via varying ρ1. Furthermore, the dispersion relation of the photonic modes shows that a semiconductor–graphene cylinder is of excellent light transport properties, which can be utilized for the THz waveguide. This study is pertinent to the application of graphene as THz photonic devices.

© 2012 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
    [CrossRef]
  2. S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
    [CrossRef]
  3. H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
    [CrossRef]
  4. H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
    [CrossRef]
  5. P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
    [CrossRef]
  6. Z. Y. Li, L. L. Lin, and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. Lett. 84, 4341 (2000).
    [CrossRef]
  7. For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
    [CrossRef]
  8. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
    [CrossRef]
  9. X. Wang, L. Zhi, and K. Müllen, Nano Lett. 8, 323 (2008).
    [CrossRef]
  10. W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
    [CrossRef]
  11. P. Diament, Wave Transmission and Fiber Optics(Macmillan, 1990).
  12. G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems, 3rd ed. (Wiley, 2002).
  13. B. Ferguson and X. C. Zhang, Nat. Mater. 1, 26 (2002).
    [CrossRef]
  14. For a review, see, e.g., P. H. Siegel, IEEE Trans. Microw. Theory Technol. 50, 910 (2002).
    [CrossRef]

2011 (1)

W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
[CrossRef]

2009 (1)

For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

X. Wang, L. Zhi, and K. Müllen, Nano Lett. 8, 323 (2008).
[CrossRef]

2004 (1)

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

2002 (2)

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nat. Mater. 1, 26 (2002).
[CrossRef]

For a review, see, e.g., P. H. Siegel, IEEE Trans. Microw. Theory Technol. 50, 910 (2002).
[CrossRef]

2000 (1)

Z. Y. Li, L. L. Lin, and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. Lett. 84, 4341 (2000).
[CrossRef]

1999 (1)

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

1994 (1)

P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
[CrossRef]

1987 (2)

E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
[CrossRef]

S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
[CrossRef]

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems, 3rd ed. (Wiley, 2002).

Brennan, T. M.

P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
[CrossRef]

Castro Neto, A. H.

For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[CrossRef]

Diament, P.

P. Diament, Wave Transmission and Fiber Optics(Macmillan, 1990).

Dubonos, S. V.

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Ferguson, B.

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nat. Mater. 1, 26 (2002).
[CrossRef]

Firsov, A. A.

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Geim, A. K.

For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[CrossRef]

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Gong, Y. P.

W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
[CrossRef]

Gourley, P. L.

P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
[CrossRef]

Grigorieva, I. V.

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Guinea, F.

For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[CrossRef]

Hammons, B. E.

P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
[CrossRef]

Jiang, D.

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

John, S.

S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
[CrossRef]

Kawakami, S.

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Kawashima, T.

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Kosaka, H.

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Li, Z. Y.

Z. Y. Li, L. L. Lin, and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. Lett. 84, 4341 (2000).
[CrossRef]

Lin, L. L.

Z. Y. Li, L. L. Lin, and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. Lett. 84, 4341 (2000).
[CrossRef]

Liu, L. W.

W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
[CrossRef]

Morozov, S. V.

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Müllen, K.

X. Wang, L. Zhi, and K. Müllen, Nano Lett. 8, 323 (2008).
[CrossRef]

Notomi, M.

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Novoselov, K. S.

For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[CrossRef]

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Peres, N. M. R.

For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[CrossRef]

Qin, H.

W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
[CrossRef]

Sato, T.

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Shi, Y. L.

W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
[CrossRef]

Siegel, P. H.

For a review, see, e.g., P. H. Siegel, IEEE Trans. Microw. Theory Technol. 50, 910 (2002).
[CrossRef]

Tamamura, T.

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Tomita, A.

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Vawter, G. A.

P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
[CrossRef]

Wang, X.

X. Wang, L. Zhi, and K. Müllen, Nano Lett. 8, 323 (2008).
[CrossRef]

Wendt, J. R.

P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
[CrossRef]

Xu, W.

W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
[CrossRef]

Yablonovitch, E.

E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
[CrossRef]

Zhang, X. C.

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nat. Mater. 1, 26 (2002).
[CrossRef]

Zhang, Y.

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Zhang, Z. Q.

Z. Y. Li, L. L. Lin, and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. Lett. 84, 4341 (2000).
[CrossRef]

Zhi, L.

X. Wang, L. Zhi, and K. Müllen, Nano Lett. 8, 323 (2008).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 74, 1370 (1999).
[CrossRef]

P. L. Gourley, J. R. Wendt, G. A. Vawter, T. M. Brennan, and B. E. Hammons, Appl. Phys. Lett. 64, 687 (1994).
[CrossRef]

IEEE Trans. Microw. Theory Technol. (1)

For a review, see, e.g., P. H. Siegel, IEEE Trans. Microw. Theory Technol. 50, 910 (2002).
[CrossRef]

Nano Lett. (1)

X. Wang, L. Zhi, and K. Müllen, Nano Lett. 8, 323 (2008).
[CrossRef]

Nanoscale Res. Lett. (1)

W. Xu, Y. P. Gong, L. W. Liu, H. Qin, and Y. L. Shi, Nanoscale Res. Lett. 6, 250 (2011).
[CrossRef]

Nat. Mater. (1)

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nat. Mater. 1, 26 (2002).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato, and S. Kawakami, Phys. Rev. B 58, R10096 (1998).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
[CrossRef]

S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
[CrossRef]

Z. Y. Li, L. L. Lin, and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. Lett. 84, 4341 (2000).
[CrossRef]

Rev. Mod. Phys. (1)

For a review, see, e.g., A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[CrossRef]

Science (1)

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
[CrossRef]

Other (2)

P. Diament, Wave Transmission and Fiber Optics(Macmillan, 1990).

G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems, 3rd ed. (Wiley, 2002).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Metrics