Tunable anisotropic surface Tamm modes in one-dimensional phosphorene–dielectric photonic crystals

I I. Fuentecilla-Carcamo (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,) D D. A. Rosete-Álvarez (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,) J J. A. Hernández-López (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,) M M. A. Palomino-Ovando (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,) Y Y. Panecatl-Bernal (Ingeniería Industrial, Universidad Politécnica de Puebla 2 , Puebla 72640,) L L. A. Tepanecatl-Fuentes (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,) E E. Varela-Carlos (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,) C C. Mendoza-Barrera (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,) J J. A. Martínez-Cadena (Departamento de Matemáticas, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa 3 , Iztapalapa, Ciudad de Mexico 09340,)

Abstract

In this work, surface Tamm modes have been demonstrated to exist between a seminfinite 1D phosphorene-based crystal and a homogeneous dielectric material. We computed dispersion relations for surface Tamm modes propagating along one of the two principal directions in phosphorene (zig-zag and armchair directions). Surface Tamm mode decaying lengths are obtained for different charge carrier densities, which can be externally tuned via gate-voltage techniques in phosphorene. We have shown that these modes are plasmonic in nature, lying below light lines of external and interlayer dielectric media. Considering the conductivity model for phosphorene at low THz regime, we have also shown the existence of plasmonic bands for phosphorene-based crystals, showing that plasmonic mode coupling is possible for the THz frequency regimes.

Article Details

Volume / Issue Vol. 137, Issue 10
Published March 14, 2025
ISSN 0021-8979
Publisher American Institute of Physics

Journal Info

Journal of Applied Physics

American Institute of Physics

ISSN: 0021-8979 Physical Sciences

Authors (9)

I

I. Fuentecilla-Carcamo

Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,

D

D. A. Rosete-Álvarez

Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,

J

J. A. Hernández-López

Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,

M

M. A. Palomino-Ovando

Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,

Y

Y. Panecatl-Bernal

Ingeniería Industrial, Universidad Politécnica de Puebla 2 , Puebla 72640,

L

L. A. Tepanecatl-Fuentes

Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,

E

E. Varela-Carlos

Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,

C

C. Mendoza-Barrera

Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 1 , Apartado Postal 1152, Puebla 72000,

J

J. A. Martínez-Cadena

Departamento de Matemáticas, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa 3 , Iztapalapa, Ciudad de Mexico 09340,