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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3233| Fabricación de guías de onda ópticas por Depósito de Capas Atómicas (ALD) Optical waveguides fabricated by Atomic Layer Deposition (ALD) | |
| DIANA LAURA CABALLERO ESPITIA | |
| Heriberto Márquez Becerra HUGO JESUS TIZNADO VAZQUEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Guías de onda planas, óptica integrada, películas delgadas, Al2O3, Depósito de Capas Atómicas Planar optical waveguides, integrated optics, thin films, Al2O3, Atomic Layer Deposition | |
| La óptica integrada es un área que al unir las propiedades de guiado de la luz a la estructura de microdispositivos electrónicos busca obtener mejoras en transmisión de datos, sensores de sustancias biológicas y multiplexado de señales. Para desarrollar tecnologías de óptica integrada es necesario remontarse a sus componentes básicos: las guías de onda, estructuras que permiten el transporte de ondas electromagnéticas de un punto a otro. En este trabajo de tesis, se presenta el diseño óptico, fabricación y caracterización de dos grupos de guías de onda planas basadas en películas delgadas de Al2O3 por medio de la técnica de Depósito de Capas Atómicas (ALD). Un grupo se fabricó utilizando H2O como reactante y el otro utilizando O3, dentro de un rango de espesores de 500 nm a 1000 nm. Se muestran resultados de caracterización óptica realizados a ambos grupos de fabricación, los cuales incluyen acoplamiento de luz a 633 nm, índice de refracción efectivos asociados a los modos de cada espesor y medición de pérdidas de propagación. De igual forma, se presentan resultados obtenidos de elipsometría, microscopía electrónica de barrido (SEM), Espectrometría fotoelectrónica (XPS) y espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR) como caracterización del material. Las pruebas de XPS y FTIR no logran detectar la presencia de carbono en las películas fabricadas, por lo que la presencia de carbono es < 1%, difícil de detectar en ambas técnicas, como se ha reportado previamente en la literatura. Se observa un cambio en las propiedades ópticas de las guías de onda fabricadas con ozono con respecto a lo previamente reportado en las guías fabricadas con agua. Las películas de ozono muestran un índice de refracción más alto en comparación con las de agua, el cual es de 1.642 para H2O y de 1.651 para O3. Así mismo, se muestran cambios en el índice de refracción efectivo de los modos de propagación y pérdidas de propagación de la luz menores en las guías fabricadas por O3, siendo 0.51 dB/cm el valor más bajo para O3 y 3.03 dB/cm el valor más bajo para H2O. Se encontró que las guías de onda de Al2O3 fabricadas por O3 presentan una mejora en la propagación de la luz en comparación de las guías de onda fabricadas por H2O. Esto puede deberse a diferencias en la densidad en las películas, porosidad en las películas fabricadas con agua y a una mayor estabilidad del material obtenido por ozono. Se sugieren caracterizaciones para cuantificar la densidad de película y ... In the pursuit for integrated optics technologies required by functional scale-reduced systems, development of waveguiding structures in micro and nanoscale is critical. This work presents the design and fabrication of Al2O3 thin film-based waveguides grown by Atomic Layer Deposition (ALD). Two fabrication groups with a thickness between 500 nm and 1000 nm are shown: the first one using H2O as reactant and the second one using O3. Physical properties where obtained by means of Scanning Electron Microscopy, X-Ray photoelectron spectrometry, Fourier-transform infrared spectroscopy and Variable Angle Ellipsometry. Optical waveguide characterization at 632.8nm is based on measurement of the effective refractive index by a prism coupling technique and propagation loss coefficient by fiber to waveguide couple. The same characterizations were made for both fabrication groups in other to make a comparison between optical and structural properties obtained in each reactant variation. Both fabricated groups show propagation of light at 632.8 nm and low carbon presence due to XPS and FTIR analysis, which both show no peaks of binding energy and vibrational modes respectively that could be associated with carbon presence, indicating that if there are indeed traces of carbon in the fabricated films, they are lower than 1%. Ozone thin films show a higher refractive index in comparison to thin films fabricated with water, 1.642 for H2O and 1.651 for O3. Also, changes in effective refractive index and propagation losses lower for the ozone case where obtained with 0.51 dB/cm being the lowest value for O3 and 3.03 dB/cm the lowest value for H2O. In conclusion, Al2O3 optical waveguides fabricated using ozone as oxygen source show an improvement in light propagation in comparison to Al2O3 optical waveguides using H2O. This could be related to differences in film density, vacancies in ALD with H2O fabricated films and a higher material stability due to near stoichiometric characteristics of the ozone films. Further thin film density and porosity characterizations are recommended. | |
| CICESE | |
| 2020 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Caballero Espitia, D.L. 2020. Fabricación de guías de onda ópticas por Depósito de Capas Atómicas (ALD). Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 69 pp. | |
| PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS SÓLIDOS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Caballero Espitia Diana Laura_24_feb_2020.pdf | Versión completa de la tesis | 3.59 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |