Tesis
Fabricación y caracterización de nanomateriales para el desarrollo de sensores Tera Hertz para telecomunicaciones
Fecha
2017-11-28Registro en:
Correa González, Carlos Jesús. (2017). Fabricación y caracterización de nanomateriales para el desarrollo de sensores Tera Hertz para telecomunicaciones. (Maestría en Ciencias en Ingeniería de Telecomunicaciones). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco. México.
Autor
Correa González, Carlos Jesús
Institución
Resumen
En los últimos años la tecnología de banda ancha ha presentado un incremento considerable comparado con otras tecnologías de comunicación, las estadísticas indican que la banda ancha presenta un importante margen de crecimiento para los próximos años, sin embargo, hasta la fecha no existen dispositivos capaces de satisfacer la velocidad de transmisión y el ancho de banda que la banda ancha demandan. Es por ello que existe una fuerte necesidad de fabricar y caracterizar nuevos materiales para el desarrollo de dispositivos electrónicos capaces de operar de manera factible en el régimen de los Terahertz (THz). Este trabajo se centra en la fabricación y caracterización de películas delgadas con nanoestructuras para su posible aplicación en el desarrollo de detectores THz utilizados como antenas en un sistema de telecomunicaciones ultrarápido.
En el capítulo uno de este trabajo se presenta una breve introducción a la radiación THz, se definen los tipos de detectores que han sido empleados para detectar THz y se describen las características únicas de las nanoestructuras de carbono.
También se presentan algunos modelos teóricos que predicen que el grafeno y los nanotubos de carbono son amplios candidatos para ser empleados en el desarrollo de detectores THz.
En el capítulo dos se presenta la fabricación de películas delgadas nanoestructuradas desarrolladas mediante la técnica de la balanza de Langmuir-Blodgett (BLB). Esta técnica de fabricación permite controlar el depositó de monocapas de nanomateriales sobre diferentes sustratos, de tal forma, que es una herramienta adecuada para la fabricación de películas absorbentes para el desarrollo de detectores THz.
El capítulo tres presenta la caracterización de las películas fabricadas con la BLB. La caracterización con técnicas microscópicas permite conocer la disposición de las nanoestructuras depositadas sobre cada sustrato, mientras que la caracterización Raman proporciona información sobre la composición química de las películas fabricadas.
También se presenta la principal aportación de este trabajo de tesis, un análisis comparativo ‘benchmark’ entre dos técnicas de extracción de función dieléctrica de películas delgadas -espectroscopía THz en el dominio del tiempo (THz-TDS) y líneas de transmisión con el analizador de redes vectoriales (VNA)-, el cual proporciona resultados contundentes acerca de la función dieléctrica en un rango de frecuencia de 0.33 THz a 0.5 THz.
Finalmente, el capítulo cuatro presenta una visión general de los resultados obtenidos en el buen desarrollo de este trabajo experimental, confirmando que el trabajo desarrollado es de suma importancia para el futuro desarrollo de antenas T. Abstract:
In the last years broadband technology has presented a considerable increase compared to other communication technologies, statistics indicate that broadband presents an important growth margin for the next years, however, till the date there are no devices capable of satisfying the transmission speed and the bandwidth that broadband demands. That is why exist a strong necessity to fabricate and characterize new materials for the development of electronic devices capable of operate in a feasible way in the Terahertz (THz) regime. This work focuses on the fabrication and characterization of thin films with nanostructures for their possible application in the development of THz detectors used as antennas in an ultrafast telecommunications system.
In the chapter one of this work a brief introduction to the THz radiation is presented, the types of detectors that have been employed to detect THz are defined and the unique characteristics of the carbon nanostructures are described. Also, some theoretical models that predict that graphene and carbon nanotubes are broad candidates to be employed in the development of THz detectors are presented.
In chapter two the fabrication of nanostructured thin films developed through the Langmuir-Blodgett balance (BLB) technique is presented. This manufacturing technique allows to control the deposition of nanomaterials monolayers on different substrates, in such a way, that it is a suitable tool for the fabrication of absorbent films for the development of THz detectors.
Chapter three presents the characterization of the films fabricated with the BLB. The characterization with microscopic techniques allows to know the disposition of the deposited nanostructures on each substrate, while the Raman characterization provides information about the chemical composition of the fabricated films. It is also presented the main contribution of this thesis work, a benchmark between two thin films dielectric function extraction techniques -THz time domain spectroscopy (THz-TDS) and transmission lines with the vector network analyzer (VNA)-, which provides conclusive results about the dielectric function in a frequency range from 0.33 THz to 0.5 THz.
Finally, chapter four presents an overview of the obtained results in the good development of this experimental work, confirming that the developed work is of sum importance for the future development of THz antennas.