POOM-CGC

PID2020-114796RB-C22 (PROYECTO/AEI/10.13039/501100011033)

La investigación sobre "Óptica Planar con Metamateriales basados en Óxidos: Crecimiento Cristalino y Caracterización Estructural y Morfológica" surge en la intersección de la óptica, la cristalografía y la ingeniería de metamateriales. Este proyecto se centra en el crecimiento de cristales de películas delgadas, nanopartículas y heteroestructuras de Cd(Zn)O y Zn(Mg)O mediante el uso de la deposición química en fase vapor de precursores metal orgánicos (MOCVD) y la espray pirólisis (SP) como técnicas de crecimiento, así como el estudio en profundidad de las propiedades morfológicas y estructurales de estos óxidos en correlación con sus características plasmónicas y fonónicas. Los estudios previos del consorcio han demostrado las potencialidades de estos óxidos como un enfoque nuevo y desafiante en el campo de la plasmónica, por lo que el subproyecto en UVEG abordará tres principales objetivos:

1. Comprender y controlar en profundidad los procesos involucrados en el crecimiento por MOCVD de aleaciones plasmónicas de Cd(Zn)O (capas, heteroestructuras de Cd(Zn)O/CdO y nanopartículas sobre zafiro, SiC y PbSe. Abriendo, estos dos últimos sustratos, nuevas vías para la plasmónica basada en óxidos.

2. Conocer y controlar los procesos involucrados en la deposición de Zn(Mg)O por espray pirólisis sobre los mismos sustratos, con el objetivo de mostrar las oportunidades de las técnicas de bajo coste en el campo de la plasmónica.

3. Determinar las características estructurales y morfológicas de los óxidos mediante la difracción de rayos X de alta resolución (HRXRD) y microscopía electrónica (SEM y TEM), y estudiar la composición y su correlación con las propiedades estructurales, y las propiedades ópticas y eléctricas de los óxidos, determinadas por el grupo de la UPM, con el fin de establecer una retroalimentación sistemática con las condiciones de crecimiento.

Como derivada de los principales objetivos, pero sin limitarlos, se abordará el crecimiento de sustratos de PbSe por transporte físico de vapor, THM y evaporación al vacío, con el fin de contar con sustratos complementarios a los proporcionados por la empresa involucrada en el proyecto (NIT).

Plasmónica, fonónica, MOCVD, SP, Fotodetectores en el IR, Óxidos Semiconductores

Grup de Creixement Cristal·lí i Caracterització de Semiconductors (CRECYCSEM)

Campus Burjassot/Paterna

C/ Dr. Moliner, 50 46100 Burjassot (València)

Teléfono: 963 543 307 

Correo electrónico: vicente.munoz@uv.es

Este proyecto se enmarca dentro de dos de las tecnologías habilitadoras esenciales (KET): la nanotecnología y los materiales avanzados, y permitirá aumentar la competitividad española y abrir nuevos mercados. Se espera que los resultados del proyecto conduzcan a obtener nuevos componentes ópticos con una funcionalidad mejorada, donde el control de la estructura y las dimensiones del material permitirán alcanzar un mejor control y funcionalidades en el IR medio.

A lo largo de los cuatro paquetes de trabajo que se abordan en el proyecto, cubriremos los diferentes pasos necesarios hasta obtener y demostrar la viabilidad de nuevos dispositivos ópticos funcionales. La línea básica sobre la que se construye el proyecto es la optimización de las técnicas de crecimiento (MOCVD y SP) utilizadas para crecer óxidos con un alto control sobre sus intercaras, composición y concentración de electrones, con el objetivo de obtener heteroestructuras basadas en Cd(Zn)O y Zn(Mg)O integradas sobre diferentes sustratos, en concreto zafiro, SiC y PbSe. Para convertir e integrar estos materiales en dispositivos ópticos funcionales, se utilizará una combinación de herramientas de diseño óptico y técnicas de nanoprocesado. A través del diseño óptico, y utilizando una combinación de modelado 2D y 3D de la interacción de luz y los óxidos, se realizarán los diseños para diferentes componentes ópticos utilizando las características plasmónicas y fonónicas de los óxidos. Estos diseños se implementarán mediante el procesado tecnológico de los componentes ópticos, e incluirán dos tipos de dispositivos: pasivos y eléctricamente sintonizables. Entre los primeros, demostraremos absorbentes perfectos, guías de ondas ópticas híbridas y nanoantenas, mientras que dentro del segundo grupo demostraremos dispositivos de índice de refracción negativo, polarizadores polaritónicos y absorbentes. Todos estos dispositivos ópticos funcionarán cubriendo el IR medio de 3 a 30 μm.

Este proyecto tiene también como objetivo transferir la tecnología a empresas que trabajen en detectores de infrarrojos y componentes ópticos, como es el caso de New Infrared Technologies (NIT), empresa española que se centra en detectores ópticos y que colabora con el consorcio. Finalmente, uno de los ejes vertebrales más importantes del proyecto es la internacionalización. Así, los objetivos del proyecto se definen utilizando colaboradores europeos (Universidad de Versalles-Paris Saclay, Francia) con los que ya existe una sólida relación científica (como se desprende de las publicaciones conjuntas, proyectos europeos conjuntos, intercambio de estudiantes, etc.). El proyecto ayudará a fortalecer estas colaboraciones y servirá como semilla para una futura solicitud de proyecto dentro del nuevo programa marco Horizonte Europa.

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