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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3876| Diseño y caracterización de guías de onda fabricadas por la técnica de depósito de capa atómica Design and characterization of waveguides fabricated using the atomic layer deposition technique | |
| JORGE ADOLFO JURADO GONZALEZ | |
| HUGO JESUS TIZNADO VAZQUEZ Heriberto Márquez Becerra | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Guías de onda, Depósito de capas atómicas, TiOx, Black TiO2. Optical waveguides, Atomic layer deposition, TiOx, Black TiO2 | |
| Uno de los grandes avances a finales del siglo XIX fue el estudio de la transmisión de información a través de haces de luz, la guía de onda plana es una solución prometedora en óptica integrada para superar las limitaciones de las conexiones electrónicas. El índice de refracción es la propiedad más importante de los materiales con uso potencial en guías de ondas ya que determina parámetros esenciales como los modos y perdidas de propagación. Por tanto, el estudio de nuevos materiales con un alto índice de refracción (>2) sigue siendo un campo de estudio. Uno de los candidatos es el TiO2 ya que tiene un alto índice de refracción (>2.2), alta estabilidad a largo plazo y bajo costo comercial. Además, las posibilidades con TiO2 pueden mejorar si se crean vacancias de oxígeno, lo que conduce a índices de refracción más elevados (>2.4); siendo un material estratégico para guías de ondas. Sin embargo, el aumento de vacancias de oxígeno podría producir una alta absorción de luz (>50 %), por lo que es necesario explorar los límites de propagación de la luz en este material. Durante el desarrollo de este proyecto se ha trabajado en la simulación, fabricación y caracterización de guías de onda plana, donde el núcleo de TiO2-X ha sido fabricado por depósito de capa atómica (ALD) y exploramos los límites de su aplicación como guía de onda. Los resultados más relevantes indican que la acumulación de vacancias de oxígeno se produce ciclo a ciclo durante el depósito y que el índice de refracción puede aumentar hasta 2.8, presentando una alta absorción. El mejor resultado de pérdidas de propagación (menor a 0.5 dB/cm) para aplicaciones de guía de ondas se obtuvo con una película de TiO2-x con un índice de refracción de 2.55. La caracterización fisicoquímica, óptica y eléctrica fue empleada por SEM, AFM, XRD, XPS, REELS, Transmitancia UV-Vis, Elipsometría, Espectroscopia de impedancia y el método de cuatro puntas. Los resultados presentados revelan la importancia de TiO2-x y la técnica ALD en fotónica. One of the great advances at the end of the 19th century was the study of the transmission of information through light beams, the planar waveguide is a promising solution in integrated optics to overcome the limitations of electronic connections. The refractive index is the most important property of materials with potential in waveguides since this determines essential parameters such as propagation modes and losses in the first instance. Therefore, studying new materials with a high refractive index (>2) continues to be a field of study. One of the candidate materials is TiO2 since it has a high refractive index (>2.2), high long-term stability, and low commercial cost. Furthermore, the possibilities with TiO2 can improve if the oxygen vacancies are created, which leads to high refractive indices (>2.4). For waveguides, this is a material with high added value. However, the increase in oxygen vacancy content could produce high absorption of light (>50 %), so it is necessary to explore the limits of light propagation in this material. During the development of this project, we have worked on the simulation, fabrication and characterization of planar waveguides, where the TiO2-X core has been fabricated by atomic layer deposition (ALD) and we explore the limits of its application as a waveguide. The most relevant observations indicate that the accumulation of oxygen vacancies occur cycle-by-cycle and that the refractive index can increase up to 2.8. However, transmittance becomes zero. The best propagation loss result (less than 0.5 dB/cm) for waveguide applications was obtained with a TiO2-x film with refractive index of 2.55. The discussion was based on the physicochemical, optical and electrical characterization employed by SEM, AFM, XRD, XPS, REELS, UV–Vis Transmittance, Ellipsometry, Impedance spectroscopy, and the four-point method. Our results reveal the high value of TiO2-x and the ALD technique in photonics. | |
| CICESE | |
| 2023 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Jurado González, J.A. 2023. Diseño y caracterización de guías de onda fabricadas por la técnica de depósito de capa atómica. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 53 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Jorge Adolfo Jurado González 28 abril 2023.pdf | Versión completa de la tesis | 2.61 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |