Desarrollo de un proceso de síntesis, transferencia y estructuración de grafeno de alta calidad orientado a la fabricación de dispositivos multiplicadores de frecuencia flexibles en la región de onda su milimétrica/terahercios

Abstract

Según estudios teóricos, la irradiación de ondas electromagnéticas propagadas por grafeno, estimula la emisión de armónicos de más alta frecuencia, lo que permitiría la fabricación de multiplicadores de frecuencia basados en grafeno para el desarrollo de sistemas de imagen que trabajen en la banda submilimétrica (terahercios). En la actualidad, la obtención de muestras de grafeno adecuadas para esta o aplicaciones similares presenta un importante reto experimental, dado que la implantación de este tipo de sistemas necesita de su preparación con las propiedades óptimas, sobre substratos determinados y correctamente estructurado. Un requisito adicional es el uso de técnicas que permitan la futura escalabilidad industrial de la solución propuesta. Con este punto de partida, el objetivo general de la presente tesis reside en el desarrollo y optimización de los procesos necesarios para la preparación de muestras de grafeno que puedan ser integradas de un modo eficiente en un dispositivo multiplicador de frecuencias en la región de onda submilimétrica/terahercios. Para ello, se ha desarrollado un proceso optimizado de síntesis mediante deposición química en fase vapor que ha dado lugar a muestras de grafeno de alta calidad. Se ha establecido también un novedoso método para transferir estas muestras a un substrato dieléctrico y flexible adecuado para la aplicación final como es la poliimida, consiguiéndose para las muestras finales conductividades nunca antes alcanzadas para el grafeno sobre este u otros substratos poliméricos convencionales. Asimismo, se ha llevado a cabo la estructuración de grafeno con el fin de dotar a las muestras de la geometría adecuada para su integración en el dispositivo final. Para ello se ha probado la viabilidad de la utilización de láseres pulsados de nanosegundos y microsegundos como alternativa rápida y de bajo coste a las técnicas litográficas convencionales más utilizadas hasta la fecha para la microestructuración de muestras de grafeno. Finalmente, las muestras preparadas siguiendo la secuencia de fabricación establecida en esta tesis fueron integradas en un dispositivo multiplicador quedando demostrada la eficacia de las mismas para esta aplicación.