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Propiedades ópticas de algunos nanocristales fotónicos unidimensionales

MARGARITA FRANCO ORTIZ (2018)

Tesis de doctorado en nanotecnología

En este trabajo estudiaremos las propiedades ópticas de tres clases de cristales fotónicos nanoestructurados que permiten controlar las características de las señales electromagnéticas que se propagan en él. El primer sistema es un modelo para un cristal fotónico unidimensional formado por una sucesión de planos constituidos por material no lineal, inmersos en un mediolineal. Se obtiene analíticamente una versión generalizada, dependiente de la amplitud de la onda incidente, de la ecuación trascendente que caracteriza al modelo del cristal de Kronig- Penney, de donde se determina la estructura de las bandas de energía electrónica del cristal. Este modelo puede aplicarse a una versión finita del cristal, para un número limitado de capas alternadas de material lineal y no lineal para el cual se han calculado la reflectancia electrónica como una función de la intensidad de la onda incidente. Es posible construir un sistema con estas características alternando capas muy delgadas de material de materia blanda no llineal con capas sólidas más gruesas, con lo cual puede diseñarse un dispositivo para controlar la propagación de luz para intervalos de longitudes de ondas específicos e intensidades de la luz de la misma señal que se propaga. Después consideramos un cristal fotónico unidimensional hecho de un conjunto infinito de celdas muy delgadas de cristal líquido nemático, no lineales, inmersas de forma alternada y equidistantes en un medio dieléctrico lineal. Mostramos que las soluciones exactas no lineales de este sistema forman una estructura de bandas fotónicas dependiente de la intensidad, la cual calculamos y analizamos. Después, consideramos una versión finita de este sistema, esto es, tomamos un conjunto finito de placas dieléctricas lineales del mismo tamaño separadas por las mismas placas nemáticas no lineales extremadamente delgadas y encontramos los coeficientes de reflexión para este arreglo, y obtenemos su dependencia del número de onda y de la intensidad de la onda incidente; también analizamos la estabilidad de las soluciones analíticas del cristal fotónico siguiendo la evolución de una amplitud aditiva a la solución analítica no lineal que hemos encontrado. Finalmente, analizamos el control de bandas ópticas prohibidas para ondas electromagnéticas propagándose axialmente en un medio nanocompuesto estructuralmente quiral bajo la influencia de un campo eléctrico de baja frecuencia (dc) alineado al mismo eje del medio estructurado. Este medio contiene inclusiones de nanoesferas metálicas (plata) distribuidas aleatoriamente cuyas propiedades pueden ser representadas por un tensor dieléctrico efectivo resonante. Este material estructuralmente quiral posee simetría local del grupo puntual ¯42m, el cual presenta el efecto Pockels. Se establecen las ecuaciones de Maxwell en un arreglo matricial de 4 4, calculamos los valores y vectores propios de la matriz en el sistema que gira junto con la estructura helicoidal, como una función del factor de llenado y del campo eléctrico. Encontramos que el ancho de la banda óptica prohibida del sistema periódico depende fuertemente del campo eléctrico de baja frecuencia aplicado, tal que éste es capaz de aumentar los anchos de banda de las bandas y subbandas generadas por la presencia de las inclusiones metálicas obtenidas para determinados valores del factor de llenado. El campo eléctrico aplicado además es capaz de abrir las bandas aún cuando inicialmente están cerradas.Notamos que, al incrementar el factor de llenado para ángulos de inclinación de la estructura quiral y el campo eléctrico fijos, las bandas se van abriendo y cerrando. Después, al cambiar el ángulo de inclinación y el campo eléctrico, las bandas se desplazan, se rompen y aparecen nuevas subbandas.

Doctoral thesis

QC611.8.N33 .F73 Nanocristales Nanoestructuras PROPIEDADES ÓPTICAS

Propiedades termoluminiscentes y dosimétricas de películas de diamante crecidas por el método de depósito de vapor químico expuestas a radiación gamma

SANDRA LUZ GASTELUM ACUÑA (2010)

Tesis de doctorado en ciencias física. El diamante es único por sus extraordinarias propiedades químicas y físicas, como por ejemplo, su dureza mecánica extrema, excelente aislante, resistente a la radiación, químicamente inerte y además posee una característica fundamental es un material biológicamente compatible con el tejido biológico debido a que está compuesto de carbón. Esta última propiedad lo hace un material muy interesante para aplicaciones en dosimetría clínica y radioterapia, en donde, frecuentemente se usan haces de dosis bajas y altas, y aún con razones de dosis distintas en los dispositivos de tratamiento o de diagnóstico como comúnmente son emisores gamma, rayos X, betas y electrones. Por lo que el diamante es una excelente alternativa a emplearse como material dosimétrico y además como detector de radiación gamma. En el presente trabajo de investigación se estudian las propiedades termoluminiscentes y dosimétricas de películas de diamante expuestas a radiación gamma. Las películas de diamante son irradiadas a dosis bajas y altas así como distintas razones de dosis baja y alta para evaluar la respuesta termoluminiscente en función de la dosis y razón de dosis de exposición en diferentes tipos de películas delgadas de diamante. Las películas delgadas de 6 y 12 micras de espesor fueron crecidas sobre un substrato de silicio mediante el método de depósito de vapor químico utilizando una mezcla de hidrogeno y metano como gases precursores CH4(5 sccm)- CO(10 sccm) -H2(400 sccm) calentado por microondas. Dos películas de 10 micras de espesor fueron también crecidas por depósito de vapor químico calentado por microondas sobre substrato de silicio, pero incorporando 750 ppm de nitrógeno en una de ellas. Adicionalmente, dos películas de 500 y 180 micras de espesor fueron crecidas por depósito de vapor químico utilizando un filamento caliente de tungsteno, la película de 500 micras le fue removido el substrato produciéndose una película de diamante libre de substrato, y la de 180 micras permaneció con el substrato de silicio. Los resultados experimentales obtenidos indican que en algunas películas de diamante la respuesta termoluminiscente puede depender de la razón de dosis usada excitar la termoluminiscencia. Sin embargo, las películas son adecuadas para su uso como dosímetro termoluminiscente y detector de radiación gamma.

Doctoral thesis

TP873.5.D5 .G38 Propiedades ópticas Termoluminiscencia LUMINISCENCIA

Ley de Moore, nanotecnología y nanociencias: síntesis y modificación de nanopartículas mediante la implantación de iones

Moore´s law, nanotechnology and nanosciences: synthesis and modification of nanoparticles using ion implantation

JUAN CARLOS CHEANG WONG (2005)

Artículos

En este artículo resaltamos la importancia y el efecto que la nanotecnología y en general las nanociencias tendrán en la vida diaria de todos nosotros debido a las potenciales aplicaciones tecnológicas por venir. Como ejemplo presentamos la llamada ley de Moore, que constituye actualmente la motivación principal de la industria microelectrónica y de semiconductores para encontrar mejores materiales y para desarrollar dispositivos electrónicos más compactos, más rápidos, más eficientes y sobretodo más baratos. Esta carrera tecnológica nos lleva a la búsqueda de otros materiales con características novedosas, como son las nanopartículas metálicas que presentan propiedades ópticas muy importantes.

No one can deny the impact of the nanotechnology revolution in our everyday life, even if some forthcoming technological applications seem unimaginable today. Moore´s Law, for example, has been the driving force behind the creation of increasingly complex, small and faster systems in the microelectronics and semiconductors industry. This technological race leads us to the search of materials with new properties, such as metallic nanoparticles exhibiting very interesting optical properties. At the UNAM´s Instituto de Física, we prepare metallic nanoparticles by means of the ion implantation technique using a Pelletron accelerator. We study the dependence of the nanoparticle size on the experimental parameters related to the implantation (ion type, energy, implantation dose) and to the thermal treatments (temperature, atmosphere). The samples were characterized by optical absorption measurements and transmission electron microscopy.

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Nanotecnología Propiedades ópticas

OPTICAL INJECTION OF SPIN POPULATION AND SPIN CURRENT IN SEMICONDUCTOR SURFACES

TONATIUH RANGEL GORDILLO (2006)

"We present an ab initio study of the GaAs(11) surface. In particular, the spin injection current, the electrical injection current and the degree of spin polarization are calculated for one-photon excitations. First, we present a formal derivation of the formulas used to obtain such responses; we explicitly obtain the expressions for both the total and the layered contributions. In the second chapter, we give an introduction of the method used to calculate the wave function for a crystalline surface along with all its approximations. In the third chapter, we make a convergence study to ensure that our calculations will be correct within our approximations. Finally, in chapter 4, we present our results and its possible applications."

Master thesis

AB INITIO, INJECTION PROCESS, GAAS(110) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO PROPIEDADES ÓPTICAS PROPIEDADES ÓPTICAS

Propiedades ópticas, estructurales y vibracionales de diferentes especies de plata

YOLEIVYS DELGADO BELEÑO (2015)

Tesis de maestría en ciencias especialidad física. Esta tesis combina un aspecto de desarrollo experimental y otro relacionado con el estudio de propiedades vibracionales y parámetros de estabilidad de clústers de (AgS)n, utilizando métodos de la química cuántica computacional; con el fin de complementar, fortalecer y enriquecer los resultados obtenidos. En el desarrollo experimental se reportan las propiedades ópticas, vibracionales y estructurales del semiconductor Ag2S sintetizados en matrices de zeolitas F9-NaX y A4. La síntesis se realiza con diferentes molaridades de nitrato de plata y sulfuro de sodio y controlando las temperaturas y tiempo de las reacciones. La formación del semiconductor se lleva a cabo en dos etapas; la primera, aprovechando la propiedad intrínseca de las zeolitas de intercambiar cationes por otros de igual o diferente tamaño y carga. La plata es incorporada en la zeolitas, usando como fuente del ion Ag el AgNO3, obteniendo así el sistema zeolita-Ag+. En la segunda etapa, la formación del semiconductor se logra al poner en contacto a la zeolita-Ag+ con una solución de Na2S, el cual proporciona el ion S2-. Los compuestos obtenidos son caracterizados por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM, por sus siglas en inglés), Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM, por sus siglas en inglés), Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopia de Ultravioleta-Visible (UV/VIS) y Espectroscopia Raman.

Master thesis

TP248.25.N35 .D44 Plata Nanopartículas PROPIEDADES ÓPTICAS

Propiedades ópticas de enredaderas en fachadas vegetadas

América Libertad Rodríguez Herrera Jazmín Carbajal Ávila Antonio Alfonso Rodríguez Rosales Heriberto Hernández Cocoletzi Rocío López Velasco (2016)

En este trabajo se reportan las propiedades ópticas de las enredaderas Pentalinon luteum y Clitoria ternatea nativas de las regiones tropicales de América que por sus cualidades como son: adaptabilidad al entorno hostil, bajo requerimiento en agua, amplio follaje y apariencia estética, pueden utilizarse en las fachadas vegetadas para cubrir las edificaciones. Ambas especies funcionan como atenuadoras de la radiación para longitudes de onda en el intervalo 700 - 1000 nanómetros (cercano al infrarrojo); en esta misma región la especie pentalinon luteum, presenta valores normalizados de 0.54 - 0.80. En la región visible del espectro electromagnético, en la longitud igual a 550 nanómetros la reflectancia difusa fue de 0.22 - 0.48 y la absorptancia de 0.51 - 0.76. El desarrollo experimental se realizó siguiendo el ciclo biológico de las hojas, clasificándolas por su madures en tres tamaños: hojas jóvenes, hojas maduras y hojas seniles

n this work the optical properties of the vines Pentalinon luteum and Clitoria ternatea native of tropical America whose qualities are reported as: adaptability to hostile environment, low water requirement, broad foliage and aesthetic appearance, they can be used in the green facades to cover buildings. Both species function as attenuating radiation for wavelengths in the range 700 - 1000 nm (near infrared); in this same region the species pentalinon luteum, has standardized values of 0.54 - 0.80. In the visible region of the electromagnetic spectrum, in the length equal to 550 nanometers the diffuse reflectance was 0.22 to 0.48 and absorbance of 0.51 to 0.76. The experimental development was carried out following the life cycle of leaves, classifying them by their maturity in three sizes: young leaves, mature leaves and senescent leaves

Article

Fachadas vegetadas Especies trepadoras Propiedades ópticas BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA

Propiedades ópticas de enredaderas en fachadas vegetadas

América Libertad Rodríguez Herrera Rocio López Velasco Jazmín Carbajal Ávila Antonio Alfonso Rodríguez Rosales Heriberto Hernández Cocoletzi (2016)

En este trabajo se reportan las propiedades ópticas de las enredaderas Pentalinon luteum y Clitoria ternatea nativas de las regiones tropicales de América que por sus cualidades como son: adaptabilidad al entorno hostil, bajo requerimiento en agua, amplio follaje y apariencia estética, pueden utilizarse en las fachadas vegetadas para cubrir las edificaciones. Ambas especies funcionan como atenuadoras de la radiación para longitudes de onda en el intervalo 700 -1000 nanómetros (cercano al infrarrojo); en esta misma región la especie pentalinon luteum, presenta valores normalizados de 0.54 - 0.80. En la región visible del espectro electromagnético, en la longitud igual a 550 nanómetros la reflectancia difusa fue de 0.22 a 0.48 y la absorptancia de 0.51 a 0.76. El desarrollo experimental se realizó siguiendo el ciclo biológico de las hojas, clasificándolas por su madures en tres tamaños: hojas jóvenes, hojas maduras y hojas seniles.

In this work the optical properties of the vines Pentalinon luteum and Clitoria ternatea native of tropical America whose qualities are reported as: adaptability to hostile environment, low water requirement, broad foliage and aesthetic appearance, they can be used in the green facades to cover buildings. Both species function as attenuating radiation for wavelengths in the range 700 - 1000 nm (near infrared); in this same region the species pentalinon luteum, has standardized values of 0.54 - 0.80. In the visible region of the electromagnetic spectrum, in the length equal to 550 nanometers the diffuse reflectance was 0.22 to 0.48 and absorbance of 0.51 to 0.76. The experimental development was carried out following the life cycle of leaves, classifying them by their maturity in three sizes: young leaves, mature leaves and senescent leaves.

Article

Fachadas vegetadas Especies trepadoras Propiedades ópticas CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS

CRECIMIENTO DE MONOCRISTALES ORGÁNICOS Y METAL-ORGÁNICOS POR EL MÉTODO DE EVAPORACIÓN LENTA Y EL ESTUDIO DE SUS PROPIEDADES ÓPTICAS LINEALES Y NO LINEALES

MIGUEL OMAR SEGOVIA GUZMAN (2020)

"La óptica no lineal es la parte de la óptica que se encarga de estudiar la interacción de la materia con luz de alta intensidad y los fenómenos que se generan por esta interacción. Esta rama ha ganado interés debido a la gran variedad de aplicaciones que tiene. Por lo cual, hay una búsqueda continua de nuevos materiales con propiedades ópticas no lineales. Los cristales orgánicos y metal-orgánicos son materiales que potencialmente pueden presentar alta respuesta óptica no lineal. Para la obtención de estos cristales existen diferentes métodos de crecimiento cristalino, entre los que destacan los métodos que se llevan a cabo en solución a baja temperatura, como la evaporación lenta. Las ventajas de este método son que es fácil de realizar y que no utiliza equipo muy costoso.

En el presente trabajo se crecieron monocristales orgánicos de 4-nitrofenol:urea y 4- cianofenol, y monocristales metal-orgánicos de un compuesto de coordinación de cobre con urea por el método de evaporación lenta. La estructura de los cristales obtenidos se determinó mediante difracción de rayos X de monocristal. Estos cristales también se caracterizaron mediante espectroscopía UV-Visible, fotoluminiscencia y espectroscopía infrarroja para determinar sus propiedades ópticas lineales. La determinación de la estructura de los cristales permitió realizar un estudio del empaquetamiento molecular e identificación de las principales interacciones intermoleculares, además de las posibles estructuras de resonancia en el cristal. Después, se investigó la correlación entre la estructura (considerando las interacciones intermoleculares y el empaquetamiento molecular) con las propiedades ópticas y vibracionales de los cristales. El tercer objetivo de la presente tesis era realizar la caracterización de las propiedades ópticas no lineales de segundo y tercer orden de los cristales crecidos. Para tal fin se montaron las técnicas de generación de segundo armónico (SHG) para medir no linealidades de segundo orden, y fluorescencia por excitación de dos fotones (TPEF) y Z-scan para no linealidades de tercer orden. Finalmente, se realizaron pruebas preliminares de dichos dispositivos y se hicieron mediciones con muestras de referencia. Debido a la contingencia sanitaria, no fue posible realizar las mediciones en los cristales."

Master thesis

Crecimiento de monocristales Espectroscopía Propiedades ópticas Óptica no lineal Difracción de rayos X Caracterización de materiales CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA OPTICA NO LINEAL OPTICA NO LINEAL

Characterization of silicon rich oxides with tunable optical band gap on sapphire substrates by photoluminescence, UV/Vis and raman spectroscopy

JOSE ALBERTO LUNA LOPEZ MARIANO ACEVES MIJARES (2008)

A detailed analysis of the optical properties of silicon rich oxides (SRO) thin films and the factors that influence them is presented. SRO films with different Si content were synthesized via LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) on sapphire substrates. Photoluminescence (PL), UV/Vis and Raman spectroscopy were used to characterize the samples. An intense emission in blue region was found. An interesting fact is that the optical band gap correlates linearly with the reactants ratio, which allows the tuning of the band gap. The influence of parameters such as substrate, Si content, annealing temperature and annealing time on the optical properties are discussed and the possible mechanisms of the photoluminescence are compared with our experimental data.

Se presenta un análisis detallado de las propiedades ópticas de películas delgadas de oxido de silicio rico en silicio (SRO) y los factores que tienen influencia en las propiedades físicas. Películas de SRO con diferente contenido de silicio fueron depositadas por LPCVD (Deposito químico en fase vapor a baja presiónlow pressure chemical vapor deposition) sobre substratos de zafiro. Fotoluminiscencia (FL) espectroscopia UV/Vis y Raman se usaron para caracterizar las muestras. Se encontró una intensa emisión en la región azul. La característica más interesante es la banda prohibida óptica, que se correlaciona linealmente con la razón de los reactivos, lo cual permite el ajuste de la banda prohibida. Las influencias de los parámetros como el substrato, contenido de silicio, temperatura y tiempo de recocido en las propiedades ópticas se discuten y los posibles mecanismos de fotoluminiscencia son comparados con los datos experimentales.

Article

Silicon rich oxides Optical properties Photoluminiscence Silicon nano crystals Nanostructured materials Luminescence Raman spectroscopy Silicon rich oxides Óxidos de silicio Propiedades ópticas Fotoluminiscencia CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA

Estudio de un sistema de CdSbTe

ABRAHAM PICOS VEGA (1995)

Tesis de maestría en ciencias especialidad física. Muchos de los dispositivos basados en materiales semiconductores que se utilizan en diversos equipos comerciales hoy en día, ya habían sido desarrollados décadas atrás, aunque el mayor tiempo de su existencia se vieron confinados a los laboratorios como elementos de algún equipo experimental, equipo militar, satélites espaciales o simplemente como materiales experimentales que por su alto costo de producción necesitaban de una nueva tecnología para su fabricación [1]. Gracias al avance que se ha logrado en la búsqueda de nuevos materiales con mejores propiedades físicas, así como el mejoramiento de las técnicas de preparación de los mismos y el progreso de la tecnología de diseño de dispositivos, ha sido posible que los dispositivos que de ello derivan sean el punto medular para el crecimiento de la cada vez más importante industria de la electrónica. Las celdas solares de película delgada, los dispositivos activos, y varios otros instrumentos ópticos son algunos ejemplos de la aplicación de los nuevos materiales, de la mejora en las técnicas de crecimiento y el diseño de dispositivos.

Master thesis

QC176.8.O6 .P52 Propiedades ópticas Semiconductores FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO