Micromecanizado del Niobato de Litio mediante haces de iones de alta energía con potenciales aplicaciones ópticas. - Nesprías, Francisco (2011)
El presente trabajo de tesis comprende el estudio y fabricación de circuitos ópticos empleando el Micro-haz de iones Pesados (MiP) acoplado al acelerador Tandar del Centro Atómico Constituyentes. Hasta el presente, las guías de onda tipo canal micro-maquinadas, en general, han sido fabricadas en silicio montado sobre estructuras aislantes, utilizando las técnicas de procesamiento similares a las empleadas en el diseño de circuitos integrados. Sin embargo, resulta difícil fabricar este tipo de estructuras en niobato de litio, que también es un material muy importante para la optoelectrónica debido a sus propiedades electro-ópticas. Uno de los retos principales es la dificultad de atacar químicamente al niobato de litio. En este trabajo de tesis, se muestra un nuevo método para la fabricación de guías de onda tipo canal en niobato de litio mediante la combinación de implantación iónica, micromaquinado directo de haces de iones con decenas de MeV de energía, y técnicas selectivas de ataque químico. El método no implica la unión de la oblea mediante pegamento o el corte del cristal mediante haces de iones (crystal ion slicing) y es un método completamente monolítico. Se estudió por medio de simulaciones electromagnéticas las características de las guías de onda fabricadas por implantación iónica y por el nuevo método aquí presentado. Esta técnica computacional brinda la posibilidad de estudiar las guías de ondas en orden a un diseño óptimo. Para la concreción del presente trabajo se hizo necesaria la implementación de sucesivas mejoras en la línea del MiP. Se destacan: 1)La instalación y puesta a punto de un nuevo sistema de control de la bobina de barrido, 2)La instalación de un sistema de nano-posicionamiento para el desplazamiento de la muestra en los tres ejes coordenados, 3)La programación y control simultáneos de estos dispositivos junto a un deflector electrostático ultrarrápido para la deflexión del haz y un contador de rayos X para el monitoreo de la dosis iónica recibida por la muestra. Como paso previo, se estudió la velocidad de ataque químico del cristal de niobato de litio frente al impacto de iones de 35Cl a 40 y 70 MeV de energía para controlar el tamaño, profundidad y características de borde del micromaquinado. Los resultados muestran un método eficaz para la fabricación de dispositivos monolíticos en de niobato de litio, que permite nuevas aplicaciones, tales como guías de onda, moduladores de fase, detectores infrarrojos y bio-sensores, así como la posibilidad de fabricar guías de onda y dispositivos ópticos auto-suspendidos. Los resultados obtenidos de estos estudios utilizando el MiP con las mejoras mencionadas muestran la posibilidad de fabricar guías de ondas por un método novedoso, con características únicas, de pequeñas dimensiones y con una alta eficiencia, gracias a que las paredes laterales de la guía son micro-maquinadas.