Análise de estruturas planares em THz baseadas em grafeno

In this work we analyse the properties of scattering of electromagnetic waves in graphene surfaces and the planar plasmonic based devices made of the same material, both in THz frequency region. The work is presented in form of four scientific papers. In the first one a numerical analysis of the plasmonic waves propagation in graphene elements is performed. The influence of geometrical configuration, chemical potential variation, angle of incidence and polarizations is analysed. That results give us the information to project two devices (the second and third) based on frequency selective surfaces (FSS) on THz range and that are composed only by graphene elements and dielectric substrates without the insertions of different metals. The first device consists in a THz electromagnetic filter made by an planar array of graphene ring-shaped elements placed in both sides of a dielectric substrate. The second device presents new multifunctional graphene device that can operate either as an electromagnetic, dynamically controlled, filter or as an eletromagnectic switch. Both devices operates based on Fano resonance effect. The fourth paper presents a new method of analysis of periodic planar structure, based on group theory approach. This method takes account the transversal and longitudinal components of induced current in the structure. By using this, one can obtain more information about the device properties than by using exitenting methods, which uses only longitudinal components of the induced currents. As application, we suggest an analyse a periodic array of graphene elements.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoNeste trabalho são analisadas as propriedades de espalhamento de ondas eletromagnéticas no grafeno na faixa de frequências de THz, bem como dispositivos plasmônicos baseados em estruturas planares deste material na mesma faixa de frequências. O trabalho está apresentado na forma de agregação de quatro artigos científicos. O primeiro artigo faz uma análise numérica da propagação de ondas plasmônicas em elementos de grafeno submetidos à incidência de ondas em THz. A influência de fatores como geometria, potencial químico ângulo de incidência e polarização são analisados. O resultado deste artigo foi base para a proposta de dois dispositivos (artigos 2 e 3) baseados em superfícies seletivas de frequência (FSS) que operam na faixa de THz e compostos unicamente por elementos de grafeno e substrato dielétrico, sem a necessidade de inserção de outros metais. O primeiro dispositivo consiste em um filtro eletromagnético construído por um arranjo de anéis espessos de grafeno postos em ambos os lados de um substrato dielétrico. O segundo apresenta a proposta inédita de um dispositivo multifuncional baseado em grafeno que pode operar tanto como um filtro eletromagnético, dinamicamente ajustável, quanto como uma chave eletromagnética. Ambos os dispositivos operam baseados no efeito de Fano ressonância. O quarto artigo apresenta um método de análise de FSS baseada em teoria de grupos e que utiliza as componentes transversais e longitudinais da corrente induzida na estrutura. Este método permite prever maior informação acerca das propriedades do dispositivo, quando comparado a aproximações existentes que se baseiam somente as componentes longitudinais da corrente. Como aplicação deste método, é sugerido e analisado um arranjo periódico de elementos de grafeno