La tesi de David Arcos fa un pas més en la caracterització de materials bidimensionals

Els materials bidimensionals presenten innumerables aplicacions en l’àmbit del disseny de dispositius electrònics i fotònics, especialment quan els dispositius han de ser flexibles i transparents. En particular, les aplicacions a altes freqüències, per sobre dels 100 MHz, són prometedores per les seves propietats optoelectròniques singulars. D’altra banda, per la seva baixa dimensionalitat, l’obtenció, la manipulació i la caracterització de les propietats d’aquests materials és tot un repte, especialment quan es combinen diverses capes de diferents materials. L’objectiu principal d’aquest estudi és, doncs, aplicar i comparar diverses tècniques de caracterització optoelectrònica a altes freqüències en mostres de materials bidimensionals. Concretament, s’analitzen mostres de grafè, MoS2 i WS2, sobre diferents substrats, i heteroestructures formades per grafè/MoS2 i grafè/WS2. També s’analitzen mostres de materials bidimensionals compactats, sense substrat, com l’òxid de grafè, l’òxid de grafè reduït i nanotubs de carboni compactats (buckypaper). Per assegurar la naturalesa bidimensional de les mostres i analitzar-ne les propietats estructurals, s’utilitza l’espectroscòpia Raman. La conductivitat superficial de les mostres i la transmitància entre 200 GHz i 1,5 THz s’analitza mitjançant espectroscòpia en el domini temporal en el rang dels THz (THz-TDS) en configuració de transmissió i també amb una variant basada en un interferòmetre de Michelson. Mitjançant un ressonador dielèctric de rútil s’analitza la resistència superficial a la freqüència de ressonància, al voltant de 10GHz, de les mostres de materials compactats. Finalment, mitjançant les espectroscòpies FTIR i òptica, s’analitza la transmitància de les heteroestructures respecte de les capes individuals en els rangs corresponents a l’infraroig proper, el visible i l’ultraviolat proper. Les propietats obtingudes són coherents amb la naturalesa i la composició de les mostres i es constata que les tècniques són no destructives i que permeten extreure informació de la qualitat, la transmitància òptica i la conductivitat superficial de les mostres conductores i semiconductores. El mètode dels THz-TDS permet una mesura de la conductivitat sense contactes elèctrics en materials bidimensionals, prou sensible per detectar diferències en materials semblants o en heteroestructures formades per dues capes de materials diferents.