Моделирование наноантенн для их дальнейшего применения в качестве устройств приема-передачи данных на 3D-интегральных схемах

В статье описано применение оптических нанокомпонентов для использования в компьютерных и информационных системах. На основе анализа выявлено, что усовершенствование существующих нанокомпонентов позволит реализовать их полный потенциал. Это касается и наноантенн, которые могут найти применение в области создания линий связи на платах устройств в качестве приборов приема-передачи данных. Наноантенны являются перспективными устройствами, которые успешно применяются в современных устройствах микроскопии. Однако с недавних пор оптические антенны начали внедрять в приборы, используемые и в других сферах жизни человека. В результате применение данной технологии может привести к увеличению скорости и объема передачи данных между компонентами интегральной схемы, что, в свою очередь, повысит качество и скорость проведения расчетов при сложных вычислениях. Предложена технология моделирования, а также проведены расчеты необходимых геометрических параметров, которые будут подходить под заданные данной работой цели. На основе предложенной технологии разработаны четыре модели наноантенн, отвечающие необходимым требованиям. Две из них реализованы на основе ранее предложенных аналогов антенн – «галстук-бабочка» и С-антенна, две другие являются оригинальными разработками. Проведены расчеты созданных трехмерных моделей наноантенн. Рассмотрена модификация одной из оптических антенн для изучения влияния изменения общих геометрических размеров на ее передаточные характеристики. В результате исследования выявлена модель, имеющая наиболее сбалансированные параметры, подходящие для ее дальнейшего применения в качестве основного устройства приема-передачи данных в трехмерных интегральных схемах.

оптические нанокомпоненты, наноантенны, приборы приема-передачи данных, передача сигнала, разработка моделей, диаграмма направленности антенны

1. Petronijevic E., Centini M., Cesca T., Mattei G., Bovino F.A., Sibilia C. Control of Au nano-antenna emission enhancement of magnetic dipolar emitters by means of VO2 phase change layers. Opt. Express. 2019;27(17):2460-24273. https://doi.org/10.1364/OE.27.024260

2. Chen P.Y., Argyropoulos C., D’Aguanno G., Alù A. Enhanced second-harmonic generation by metasurface nanomixer and nanocavity. ACS Photonics. 2015;2(8):1000-1006. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5b00205

3. Sikdar D., Rukhlenko I.D., Cheng W., Premaratne M. Optimized gold nanoshell ensembles for biomedical applications. Nanoscale Res. Lett. 2013;8(1):142. https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-142

4. Ni X.J., Emani N.K., Kildishev A.V., Boltasseva A., Shalaev V.M. Broadband light bending with plasmonic nanoantennas. Science. 2012;335(6067):427. https://doi.org/10.1126/science.1214686

5. Curto A.G., Volpe G., Taminiau T.H., Kreuzer M.P., Quidant R., Van Hulst N.F. Unidirectional emission of a quantum dot coupled to a nanoantenna. Science. 2010;329(5994):930–933. https://doi.org/10.1126/science.1191922

6. Sugumaran S., Jamlos M.F., Ahmad M.N., Bellan C.S., Sivaraj M., Krishnan P. Nanoantenna Based Wireless Communication for Cancer Tumour Detection-An Overview. In: Proc. IEEE 3rd International conference on electronics and communication systems (ICECS 2016). P. 1111-1114.

7. Zang F., Su Z., Zhou L., Konduru K., Kaplan G., Chou S.Y. Ultra-sensitive Ebola virus antigen sensing via 3D nanoantenna arrays. Advanced Materials. 2019;31(30):1902331. https://doi.org/10.1002/adma.201902331

8. Писаренко А.В., Витряк Е.А., Павлючин Т.А. Организация скоростной передачи данных в современных программируемых логических интегральных схемах. Радіоелектронні і комп’ютерні системи. 2013;1(60):54-57.

9. Bazgir M., Zarrabi F.B. A switchable split ring resonator nanoantenna design with organic material composite as a refractive index sensor. Opt. Commun. 2020;475:126211. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2020.126211

10. Campbell S.D., Whiting E.B., Werner P.L., Werner D.H., Zhu D.Z. Three-dimensional Nanoantenna Inverse-design. In: Proceedings 2019 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting. 2019. https://doi.org/10.1109/APUSNCURSINRSM.2019.8889257

11. Shirzadian M., Rashed-Mohassel J., Naser-Moghaddasi M., Khatir M. Design of a wideband microstrip nanoantenna array. Opt. Quant. Electron. 2019;51(5):132. https://doi.org/10.1007/s11082-019-1852-6

12. https://mcs.mail.ru/blog/nanoantenny-dlya-sverhbystryh

13. Банков С.Е., Курушин А.А., Разевиг В.Д. Анализ и оптимизация СВЧ-структур с помощью HFSS. Серия «Системы проектирования». М.: Солон-Пресс; 2012. С. 29-31.