La tesis de David Arcos da un paso más en la caracterización de materiales bidimensionales

Los materiales bidimensionales presentan innumerables aplicaciones en el ámbito del diseño de dispositivos electrónicos y fotónicos, especialmente cuando los dispositivos deben ser flexibles y transparentes. En particular, las aplicaciones a altas frecuencias, por encima de los 100 MHz, son prometedoras por sus propiedades optoelectrónicas singulares. Por otro lado, debido a su baja dimensionalidad, la obtención, manipulación y caracterización de las propiedades de estos materiales es un reto, especialmente cuando se combinan varias capas de distintos materiales. El objetivo principal de este estudio es aplicar y comparar distintas técnicas de caracterización optoelectrónica a altas frecuencias de muestras de materiales bidimensionales. Concretamente, se analizan muestras de grafeno, MoS2 y WS2, sobre varios sustratos, y heteroestructuras formadas por grafeno/MoS2 y grafeno/WS2. También se analizan muestras de materiales bidimensionales compactados, sin sustrato, como el óxido de grafeno, el óxido de grafeno reducido y nanotubos de carbono compactados (buckypaper). Para asegurar la naturaleza bidimensional de las muestras y analizar sus propiedades estructurales, se utiliza espectroscopia Raman. La conductividad superficial de las muestras y su transmitancia entre 200 GHz y 1,5 THz se analiza mediante espectroscopia en el dominio temporal en el rango de los THz (THz-TDS) en configuración de transmisión y también con una variante basada en un interferómetro de Michelson. Mediante un resonador dieléctrico de rutilo se analiza la resistencia superficial a la frecuencia de resonancia, alrededor de 10 GHz, de las muestras de materiales compactados. Finalmente, mediante espectroscopias FTIR y óptica, se analiza la transmitancia de las heteroestructuras respecto de las capas individuales en los rangos correspondientes al infrarrojo cercano, el visible y el ultravioleta cercano. Las propiedades obtenidas son coherentes con la naturaleza y la composición de las muestras y se constata que las técnicas son no destructivas y que permiten obtener información de la calidad, la transmitancia óptica y la conductividad superficial de las muestras conductoras y semiconductoras. El método THz-TDS permite una medida de conductividad sin contactos eléctricos en materiales bidimensionales, suficientemente sensible como para detectar diferencias en materiales parecidos o en heteroestructuras formadas por dos capas de materiales diferentes.