Creación de multicapas delgadas por ablación láser, elaboración y caracterización de microestructuras TiO2-Cu :propiedades ópticas [thesis]

Eva Mayra Rojas Ruiz
Creación de multicapas delgadas por ablación láser, elaboración y caracterización de microestructuras TiO2-Cu: Propiedades ópticas Tesis que presenta Eva Mayra Rojas Ruiz Para obtener el grado de Maestro en Ciencias (Física) Asesor de tesis: Dr. José Luis Hernández Pozos México D. F. Octubre 2012 Resumen En este trabajo se buscan las condiciones óptimas de crecimiento y analizan algunas de las propiedades ópticas de microestructuras compuestas por películas delgadas del tipo: dieléctrico
more » ... dieléctrico (TiO2)-metal (Cu)-dieléctrico (TiO2), crecidas por la técnica de deposición por ablación láser. En primer lugar estudiaremos como afectan las condiciones experimentales de crecimiento a las propiedades finales de cada película delgada. Para este propósito se ocuparon varias técnicas de caracterización: Perfilometría, para estudiar el espesor de las muestras; SEM (microscopia electrónica de barrido), que nos permite observar la superficie de las películas delgadas y determinar propiedades morfológicas; y espectroscopia de absorción ultravioleta-visible (UV-VIS), que nos ayuda a determinar propiedades ópticas de las mismas. Para las películas delgadas dieléctricas (TiO2), se desarrolló un método para monitorear el espesor de la capa in-situ y se encontró que el cambio en la presión del gas buffer (oxígeno) afecta al índice de refracción, donde modelamos este comportamiento con la aproximación clásica para mezclas de Maxwell-Garnett. Con respecta a las películas metálicas (Cu) se observa que presentan un crecimiento dominado por islas, que al ir aumentando de tamaño, estas empiezan a coalescer y, finalmente, forman capas completas. Debemos señalar que la longitud de onda usada para ablacionar influye fuertemente la forma de crecimiento de las películas metálicas, modificando el espesor y tamaño de las islas que conforman estas. También, se ha mostrado experimentalmente, cómo la cantidad de material metálico puede cambiar drásticamente las propiedades de reflexión-transmisión no solo de las películas delgadas compuestas únicamente de cobre, sino también en una estructura dieléctrico/metal/dieléctrico. De hecho, hemos encontrado que al crecer una capa de cobre cerca del límite de percolación (en donde no hay una capa completa pero muchas de las islas se tocan) y, al medir su absorción, esta disminuye con respecto a lo esperado. Es posible que esto se deba al fenónemo de transmisión óptica extraordinaria, que hasta ahora solo ha sido observada en capas delgadas metálicas que son crecidas con un arreglo periódico de orificios. Debemos hacer notar que en términos de posibles aplicaciones, mencionaremos que con los métodos aquí desarrollados se pueden producir cristales fotónicos que se pueden aplicar, por ejemplo: espejos, filtros, guías de onda o sensores. Para construir estos dispositivos normalmente se usan materiales dieléctricos. Sin embargo, al añadir un metal, las propiedades de transmisión y reflexión de la luz pueden cambiar drásticamente; se puede, por ejemplo exaltar o suprimir la transmisión de luz de ciertas frecuencias. Agradecimientos Este trabajo, investigación y desarrollo personal fue extenuante y, por lo mismo, para terminarlo existieron muchas personas que otorgaron su apoyo moral y académico. Es difícil expresar mi agradecimiento total en solo unas cuantas palabras, ya que estas personas cambiaron mi manera de escribir, leer y percibir el mundo. Gracias. Al Dr. José Luis Jiménez, que me dio las palabras de aliento tras una derrota, y me regalo libros de Física y de Redacción. A los integrantes del LOC que se hicieron parte de mi familia, por el tiempo requerido en el laboratorio y la confianza que me brindaron. Al Dr. José Luis Hernández Pozos, que me enseñó una manera diferente de estudiar. Al Dr. Ciro Falcony (CINVESTAV), quien siempre tuvo las puertas abiertas de su laboratorio y donde se hicieron varias caracterizaciones. Al Dr. Juan Carlos Alonso quien me enseño mucho a cerca de la técnica de crecimiento usada y me permitió hacer diferentes caracterizaciones en su laboratorio. Al Dr. Antonio Campero, quien nos presto su Espectrofotómetro. Al Laboratorio de microscopía electrónica, que nos brindaron cordialmente sus servicios y donde encontré una gran amiga. Al Dr. Manuel Fernández quien me tuvo la confianza para formar parte del equipo de ablación láser del LOC. Al Dr. Emmanuel Haro por su rara amistad. Por sobre todo las cosas, a mi familia, que no me ve por días por el trabajo y el estudio y sin embargo siempre procura mi bienestar.
doi:10.24275/uami.qf85nb32r fatcat:7rgwphhqznfrzeqlj25ldiw5tu