Estudio de la formación de fs-LIPSS en películas delgadas de vanadio

Study of the formation of fs-LIPSS in thin films of vanadium

dc.contributorPAULINA SEGOVIA OLVERA
dc.creatorNoel Ramos Camacho
dc.date2023
dc.date.accessioned2023-07-20T16:23:58Z
dc.date.available2023-07-20T16:23:58Z
dc.identifierhttp://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3899
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/7718862
dc.descriptionEl dióxido de vanadio (VO2) es un material de transición de fase muy prometedor debido a su transición reversible de metal a aislante (MIT), que puede ser activado por estímulos externos como temperatura, presión, campos eléctricos o magnéticos, estrés mecánico y luz. Esto resulta en una modificación dramática de sus propiedades ópticas y eléctricas. El VO2 micro/nanoestructurado ofrece un gran potencial para desarrollar metasuperficies y dispositivos sintonizables y conmutables. En este contexto, el procesamiento de materiales con pulsos láser ultracortos ha surgido como una alternativa poderosa y rentable a la litografía, permitiendo la fabricación de superficies nanoestructuradas mediante la formación de Estructuras Superficiales Periódicas Inducidas por Láser (LIPSS). Estas estructuras surgen como relieves superficiales cuasi-periódicos, cuya morfolog´ıa y composición química dependen de los parámetros de irradiación. Las LIPSS se clasifican según su periodicidad, denominadas LIPSS de Baja Frecuencia Espacial (LSFL), con períodos (Λ) aproximadamente iguales a la longitud de onda del láser (λ), LIPSS de Alta Frecuencia Espacial (HSFL), con Λ < λ, y LIPSS de Superlongitud de onda (SLIPSS), con Λ > λ. Esta tesis presenta y analiza los efectos de diferentes parámetros de irradiación en la formación de LIPSS-VO2 en películas de vanadio (V). Los experimentos se llevaron a cabo en aire utilizando un láser de femtosegundos (270 fs) con una longitud de onda central de 1030 nm y una frecuencia de repetición de 80.31 kHz, empleando pulsos por debajo del umbral de ablación. Inicialmente, se realizaron experimentos de irradiaciones puntuales y barridos individuales para estudiar el proceso de formación de LIPSS en función del número de pulsos, fluencia y velocidad de barrido del láser. Una vez determinados los valores apropiados de los parámetros de irradiación para la formación de LIPSS, se investigó el efecto de la superposición de barridos en la fabricación de áreas extendidas compuestas por LIPSS-VO2. Se obtuvieron estructuras LSFL, HSFL y SLIPSS compuestas por VO2. La morfología de las estructuras se analizó mediante microscopía electrónica de barrido y se determinó la composición química mediante espectroscopía micro-Raman. Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se informa sobre LIPSS-VO2 obtenidas a partir de vanadio (V).
dc.descriptionVanadium dioxide (VO2) is a promising phase transition material (PTM) due to its reversible metalinsulator transition (MIT) that can be activated by various external stimuli, such as temperature, pressure, electric or magnetic fields, mechanical stress, and light. This results in a dramatic modification of its optical and electrical properties. Micro/nanostructured VO2 offers great potential for developing metasurfaces and devices with adjustable and switchable responses. In this context, the processing of materials with ultrashort laser pulses has emerged as a powerful and cost-effective alternative to lithography, enabling the fabrication of nanostructured surfaces through the formation of Laser-Induced Periodic Surface Structures (LIPSS). These structures emerge as quasi-periodic surface reliefs, whose morphology and chemical composition depend on the irradiation parameters. LIPSS are classified according to their periodicity, referred as Low Spatial Frequency LIPSS (LSFL), with periods (Λ) approximately equal to the laser wavelength (λ), High Spatial Frequency LIPSS (HSFL), with Λ < λ, and Superwavelength LIPSS (SLIPSS), with Λ > λ. This thesis presents and discusses the effects of different irradiation parameters on the formation of VO2-LIPSS in vanadium (V) films. The experiments were conducted in air using a femtosecond laser (270 fs) with a central wavelength of 1030 nm and a repetition frequency of 80.31 kHz, employing pulse fluences below the ablation threshold. Initially, fixed-point irradiation and single-line scan irradiation experiments were performed to study the LIPSS formation process as a function of the number of pulses, fluence value and fs-laser-beam scanning velocity. Once determined the appropriate values of the irradiation parameters for LIPSS formation, the effect of the scanning line overlap on large-area fabrication of VO2-LIPSS was investigated. LSFL, HSFL and SLIPSS composed of vanadium dioxide (VO2) were obtained. The morphology of the structures was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and the chemical composition of the structures was obtained by micro-Raman spectroscopy. To the best of our knowledge, this is the first time that VO2-LIPSS, obtained from V, has been reported.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagespa
dc.publisherCICESE
dc.relationcitation:Ramos Camacho, N. 2023. Estudio de la formación de fs-LIPSS en películas delgadas de vanadio. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 158 pp.
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/Autor/Láser de femtosegundos, irradiación, vanadio, LIPSS, HSFL, LSFL, SLIPSS, transformada de Fourier, oxidación, dióxido de vanadio, MIT.
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/Autor/Femtosecond laser, irradiation, vanadium, LIPSS, HSFL, LSFL, SLIPSS, Fourier transform, oxidation, vandium dioxide, MIT.
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/1
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/22
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/2209
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/220919
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dc.titleEstudio de la formación de fs-LIPSS en películas delgadas de vanadio
dc.titleStudy of the formation of fs-LIPSS in thin films of vanadium
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesis


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