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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1263| Estudio de la generación de segundo armónico por la superficie de silicio con nanopartículas de oro | |
| CINDY JOHANNA VALENCIA CAICEDO | |
| ANATOLY KHOMENKO | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Plasmónica Óptica no lineal Nanopartículas metálicas | |
| La nanoplasmónica no lineal es el estudio de los procesos ópticos no lineales en nanopartículas metálicas y materiales nanoestructurados, es un campo de investigación que ha abierto nuevas perspectivas acerca del control de la luz por medio de dispositivos a nanoescala. El aumento fuerte del campo electromagnético local que ocurre cuando las nanoestructuras metálicas se encuentran en resonancia plasmónica, mejora drásticamente la eficiencia de los procesos ópticos no lineales y, en particular, los procesos de segundo orden como la generación de segundo armónico. Se ha demostrado que el segundo armónico es una herramienta eficiente para la caracterización óptica de nanoestructuras metálicas, y que su sensibilidad al medio circundante permite mejorar las características de sensores plasmónicos. En esta tesis se realizó un estudio experimental y teórico de la GSA por la superficie de un semiconductor (Silicio) con nanobarras de oro distribuidas de manera aleatoria sobre ella, con el propósito de determinar la sensibilidad de la generación de segundo armónico a las condiciones en la superficie. En la parte teórica se desarrolló, usando el software COMSOL® Multiphysics, un análisis numérico de la resonancia de plasmón de superficie localizado en nanobarras de oro en suspensión acuosa, al igual que sobre una superficie de silicio oxidada. Una comparación de los resultados numéricos para las nanobarras en suspensión y sobre una superficie permitió definir los parámetros geométricos óptimos de las nanobarras de oro, que determinan la resonancia de plasmón de superficie localizado para una longitud de onda de la luz incidente. Además, se demostró que la RPSL de las nanobarras sobre la superficie de Si tienen una fuerte sensibilidad al espesor del óxido de silicio en un rango de 0 a 6 nm, que puede ser una base para la caracterización de superficies de semiconductor oxidadas. En la parte experimental fueron fabricadas muestras de Si con diferentes espesores de óxido de silicio y se realizó un estudio de la polarización del segundo armónico (SA) generado por las muestras con nanopartículas de Au distribuidas aleatoriamente en la superficie, en función de la polarización del armónico fundamental. En los experimentos se usó como fuente de luz de bombeo un láser de Ti:Zafiro con duración de pulsos de 100 fs y una tasa de repetición de 80 MHz. Se demostró que el SA tiene una polarización lineal y la eficiencia de GSA varió entre las diferentes muestras experimentales Nonlinear nanoplasmonics, the study of nonlinear optical processes in nanoparticles and nanostructures materials, is a field of research that opens up new perspectives for the control of light by nanoscale devices. A strong enhancement of the local electromagnetic field caused by surface plasmon resonances occurring in metallic nanostructures drastically improves the efficiency of non-linear optical processes and in particular the second harmonic generation (SHG). It was demonstrated that SHG is an efficient tool for the optical characterization of metallic nanostructures and its sensitivity to the environment allows improving the characteristics of the plasmonic sensors. In this work, we report an experimental and theoretical study of SHG from the surface of a semiconductor (Silicon) with randomly distributed gold nanorods with the goal to determine the sensitivity of the SHG to the conditions in the surface. Theoretical modeling was performed using the software package COMSOL® Multiphysics, for analysis of localized surface plasmon resonance (LSPR) in gold nanorods aqueous suspension as well as on a surface of oxidized silicon. A comparison of numerical results for nanorods in suspensions and on surfaces allowed to determine the optimum nanorod geometric parameters corresponding to localized surface plasmon resonant (LSPR) for a certain wavelength of the incident light. In addition, it was demonstrated that LSPR of nanorod on Si-surface has a strong sensitivity to the thickness oxide layer in the range of 0 to 6 nm, which may be the basis for characterization of oxidized semiconductor surfaces. In the experimental part, the samples of Si with different thickness of silicon dioxide were fabricated with a random distribution of Au nanorods and polarization of second harmonic (SH) was studied as a function of the fundamental harmonic polarization. It was shown that SH has a linear polarization and the SHG efficiency is different for different experimental samples; however, additional experiments are required to determine precisely the dependence of SHG on oxide thickness on the Si surface. We also studied the angular distribution of SHG intensity around illuminated by the pumping light reflected. It has been shown that the maximum contribution of SHG to the measured signal is observed at an angle adjacent to the surface of the experimental sample. | |
| CICESE | |
| 2017 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Valencia Caicedo, C. J. 2017. Estudio de la generación de segundo armónico por la superficie de silicio con nanopartículas de oro.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 76 pp. | |
| OPTICA NO LINEAL | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Valencia_Caicedo_Cindy_Johanna_28_marzo_2017.pdf | Versión completa de la tesis | 14.08 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |