Fotónica del Grafeno Grupo de Electromagnetismo Aplicado Departamento de Física - FCEN Universidad de Buenos Aires

Documentos relacionados
Contenidos. Importancia del tema. Conocimientos previos para este tema?

Propiedades Ópticas de Metales

TEMA 0. Prof. Dr. E. Gómez González Departamento de Física Aplicada III E.S.Ingenieros - Universidad de Sevilla. Curso 2007/08 Transparencias de Clase

Sistemas de baja dimensión en carburo de silicio: Del SiC cristalino al Silagrafeno

Contactos metal-semiconductor

NOMBRE DE LA MATERIA: MÉTODOS MATEMÁTICOS PROGRAMA: CURSO PROPEDÉUTICO DE CIENCIA DE MATERIALES DURACION DEL CURSO: 3 MESES/84HRS.

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA SECRETARIA DIRECCIÓN DE ADMISIÓN Y CONTROL DE ESTUDIOS

Tema 20 Propiedades eléctricas de los materiales.

Departamento: Ingeniería Eléctrica

Oferta tecnológica: Novedoso método de fabricación de superficies metálicas estructuradas para uso en diferentes Espectroscopias

MÉTODO DE VARIACIÓN DE PARÁMETROS

Incidencia de Anestesia General en Operación Cesárea: Registro de Tres Años. Castillo Alvarado, Frencisco Miguel. CAPÍTULO III

Distancia focal de una lente convergente (método del desplazamiento) Fundamento

Thompson (1898) Rutherford (1911) Bohr (1913) Schrödinger (1926) NUMEROS CUANTICOS

INDICE 22. La carga eléctrica Resumen, preguntas, problemas 23. El campo eléctrico Resumen, preguntas, problemas Resumen, preguntas, problemas

INDICE Capitulo 1. Números Capitulo 2. Secuencias Capitulo 3. Funciones, Límites y Continuidad

PROGRAMA INSTRUCCIONAL TEORIA ELECTROMAGNETICA

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ACATLÁN LICENCIATURA EN MATEMÁTICAS APLICADAS Y COMPUTACIÓN

CORRIENTE DE DESPLAZAMIENTO DE MAXWELL. LEY DE AMPÈRE GENERALIZADA

Ajustes lineales por aproximación manual. Reglas para una correcta representación gráfica

Semiconductores. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes

Unidad 1 Estructura atómica de la materia. Teoría cuántica

TEORIA ELECTROMAGNETICA CLASE 10 SOLUCIONES DE LA ECUACION DE ONDA

Modelos para el sistema visual: I. Prof. María L. Calvo Clase del 16 de abril 2012

LEY DE COULOMB E INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO

El modelo semiclásico de las propiedades de transporte: Objetivo

Ejercicios de Ondas Mecánicas y Ondas Electromagnéticas.

S.E.P. S.E.I.T DIRECCION GENERAL DE INSTITUTOS TECNOLOGICOS

Metal Cu Al Peso específico 8,9 g/cm 3 2,7 g/cm 3 Peso atómico 64 g/mol 27 g/mol Número de electrones libres 1 e - /átomo 3 e - /átomo

C. Trallero-Giner CINVESTAV-DF (2010)

PROGRAMA DE: ELECTROMAGNETISMO II IDENTIFICACION DE LA ASIGNATURA CODIGO OPTICO:

Semiconductores. Lección Ing. Jorge Castro-Godínez

Física de Semiconductores Curso 2007

CURSO DE TÉCNICO EN SEGURIDAD DE REDES Y SISTEMAS CONCEPTOS SOBRE ONDAS JOSÉ MARÍA TORRES CORRAL 03/03/2011

Electricidad y Magnetismo

EL MODELO ATOMICO DE BOHR

2. DESARROLLO EXPERIMENTAL

TEMA 2. CAMPO ELECTROSTÁTICO

Regiones en el plano complejo

Anejo 1. Teoría de Airy. Solución lineal de la ecuación de ondas.

Experimento 12 LÍNEAS ESPECTRALES. Objetivos. Teoría. Postulados de Bohr. El átomo de hidrógeno, H

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Lección 1.- Ecuaciones Diferenciales de Primer Orden

CIRCUITOS ELÉCTRICOS. Temas:

Otros tipos de Diodos. ITESM Campus Monterrey, Departamento de Ing. Eléctrica

Redes y Comunicaciones

Esta expresión polinómica puede expresarse como una expresión matricial de la forma; a 11 a 12 a 1n x 1 x 2 q(x 1, x 2,, x n ) = (x 1, x 2,, x n )

Física I. Carrera: SCM Participantes. Representantes de la academia de sistemas y computación de los Institutos Tecnológicos.

PLAN DE CURSO PC-01 FO-TESE-DA-09 DIRECCIÓN ACADÉMICA DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA. Según Corresponda CALCULO INTEGRAL TURNO: 1201/1 251

EVALUACIÓN. Nombre del alumno (a): Escuela: Grupo: 1. Describe las tres formas de electrizar un cuerpo y da un ejemplo de cada una de ellas.

El plan de estudios P94. Relación con otras

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL PROGRAMA DE ESTUDIOS

PROGRAMA ANALITICO CALCULO III (MAT 204)

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA SÍLABO

T 1 T 2. x L. Con frecuencia es importante el valor de la resistencia térmica multiplicado por el área de flujo de calor, en este caso sera

Índice general. Pág. N. 1. Magnitudes de la Física y Vectores. Cinemática. Cinemática Movimiento en dos dimensiones

Figura Trabajo de las fuerzas eléctricas al desplazar en Δ la carga q.

Tema 7 CO 2. PCl 5. Los enlaces múltiples se tratan como los sencillos en RPECV 1 enlace doble 1 enlace simple 109,5º.

LAS MEDICIONES FÍSICAS. Estimación y unidades

Universidad de Guanajuato Tronco Común de Ingenierías

ES - Estado Sólido

UNIVERSIDAD NACIONAL DE RÍO CUARTO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICO-QUÍMICAS Y NATURALES DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

Conducción en régimen transitorio

Física Nuclear y de Partículas 2005/2006 Tema 1

UNIVERSIDAD REGIONAL AMAZÓNICA IKIAM Carrera en Ingeniería en Ciencias del Agua. Syllabus de asignatura Secundo Semestre 1. INFORMACIÓN GENERAL

SEMICONDUCTORES. Semiconductores extrínsecos: estructura cristalina de Ge o Si Si con impurezas en bajo porcentaje de átomos distintos.

1.1 Definición de semiconductor

Theory Espanol (Colombia) El Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider) (10 puntos)

ACTIVIDAD ACUMULATIVA

Ondas. Prof. Jesús Hernández Trujillo Facultad de Química, UNAM. Ondas/J. Hdez. T p. 1

GUÍA DE DISCUSIÓN DE PROBLEMAS 4 TEMA DIFUSIÓN EN MATERIALES DE INGENIERÍA

FACULTAD de INGENIERIA

Física III. Carrera: ECC Participantes Representante de las academias de ingeniería electrónica de los Institutos Tecnológicos.

Pontificia Universidad Javeriana

Fórmula integral de Cauchy

Dinámica de electrones Bloch y Propiedades de Transporte Física del Estado Sólido II

Química. Carrera: Ingeniería Civil CIC 0532

Nombre de la asignatura: Electricidad y Magnetismo. Créditos: Aportación al perfil

Cálculo II 1. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN

B.0. Introducción y unidades de medida

TECNOLOGICA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO

Representación en el espacio de estado. Sistemas Control Embebidos e Instrumentación Electrónica UNIVERSIDAD EAFIT

Figura 3.1. Grafo orientado.

Bloque 1. Contenidos comunes. (Total: 3 sesiones)

Problemas. Cuestiones. Física 2º Bach. Física moderna 20/05/09 DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA. Nombre: [2 PUNTOS /UNO]

Química inorgánica. Carrera: IAF Participantes. Representantes de las academias de Ingeniería Ambiental. Academia de Ingeniería

Red de difracción (medida de λ del láser) Fundamento

Apuntes: Energía Solar Fotovoltaica (ESF) Módulo 2: PRINCIPIO FÍSICO DE LOS DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS

TEMA 2 : DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

INTERACCION DE LAS RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS CON LA MATERIA

Instituto de Física Universidad de Guanajuato Agosto 2007

Apuntes y Ejercicios de Cálculo. Prácticas con Mathematica

Capítulo 24. Emisión y absorción de la luz. Láser

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE BOLÍVAR DEPARTAMENTO DE CIENCIAS ÁREA DE MATEMATICA CATEDRA MATEMATICA 4

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA

La relación de la Química y las Matemáticas: un repaso histórico y perspectivas de futuro.

DESARROLLO. La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda, a mayor frecuencia menor

Chapter Audio Summary for McDougal Littell Pre-Algebra

Transcripción:

Fotónica del Grafeno Grupo de Electromagnetismo Aplicado Departamento de Física - FCEN Universidad de Buenos Aires Ricardo Depine Diana Skigin Marina Inchaunssandague Andres Dolinko Angela Fantino Mariana Zeller Maximo Riso Marcelo Gingins Mauro Cuevas

Fotónica del grafeno Integrantes del proyecto Ricardo Depine Mariana Zeller Maximo Riso Mauro Cuevas. Grafeno, estructura de bandas electrónica. Propiedades ópticas. Experimentos. Plasmones superficiales en grafeno. Métodos de cálculo

Grafeno. Material de espesor monoatómico (0.34nm ), sintetizado por primera vez en 2004 por Geim y Novoselov, quienes recibieron el Premio Nobel de Física de 2010 por este logro.. La estructura plana de la molécula se debe a la superposición de 3 orbitales hibridos sp2, mientras que el orbital p restante (normal al plano) forma orbitales p.

Grafeno - estructura de banda La estructura de bandas presenta una relación de dispersión lineal en un entorno de seis puntos del espacio recíproco (puntos de Dirac). Las bandas de valencia y conducción se tocan en éstos seis puntos Band gap cero. v v F F k c /300 X. Luo et al., Materials Science and Engineering 74, 351 (2013)

Propiedades ópticas: experimento rango óptico Se mide la transparencia del grafeno No dopado I 0 I T Nair et al., Science 320, 1308 (2008) La respuesta óptica depende de una constante fundamental y NO de las propiedades constitutivas del sistema!

Propiedades ópticas: experimento rango infrarrojo El umbral de frecuencia para la cual ocurren las transiciones interbanda se puede sintonizar con dopaje químico o con campos electrostáticos ne C V A V v p n F F SiO 2 Si F V 350meV I 0 I R Feng Wang et al., Science 320, 206 (2008)

Propiedades ópticas: espectroscopía infrarroja (Conductividad) Modelo T V 45 K, C A 71V, 115aF -1 30cm F Li et al., Nature Physics 4 (2008)

Propiedades ópticas F 0.5 ev, 0.1meV ( 6.58 ps) 2 e p c I 0 Para 2 (1eV) la intensidad de F luz transmiti da satura al valor 1-p debido a transicio nes interbanda I T.Transparente.Buen conductor.resistente.delgado Tiene el potencial de convertirse en pantalla y en procesador a la vez.

Propiedades ópticas: Existencia de plasmones superficiales (PSs) Son modos electromagnéticos confinados a la superficie de un metal, oro, plata, aluminio. También aparecen en la superficie de semiconductores y de metamateriales. 1, 1 2, 2 z Fuerte Localización k x k x W.L. Barnes et al., Nature 424, 824 (2003) También en grafeno!

Plasmones superficiales (PSs) Defecto en la superficie Estructuras multicapas (ATR). Corrugado periódico de la superficie. Sin embargo, las características de los PSs pueden cambiar significativamente respecto del caso de superficie plana Es necesario usar un formalismo riguroso basado en las ecuaciones de Maxwell y las correspondientes condiciones de contorno

PSs sobre una superficie plana modo p, F 0.25eV, T 300 K, 0.1meV H E E k H k Modo s Modo p Confinamiento

PSs en sistemas ATR n 1 d n2 SP n 3 grafeno modo p, F ( V ), T 300 K, 0.1meV, z p k /( n3k0 ), n1 16, n2 1, n3 3.9

Zeller,Cuevas, Depine, The European Physical Journal D 58, (2010) PSs en sistemas ATR

e n 0 Superredes. MSs y MVs. Metamateriales F 0.5eV, T 300 K, 0.1meV, n 16, n 1, n 3.9 0 1 2 MS1 n n 1 2. MS1 MV-MS2

PSs y Metamateriales Cuevas, Depine, Optics Communications 284 (2011). Cuevas, Depine,Physical Rev. Letters 103 (2009). Cuevas, Depine

PSs y Metamateriales Propagación Flujo de energía Zeller,Cuevas, Depine, JOSA B 28, (2011)

Guías plasmónicas k z 10 m, D 2R 4nm, 0 0.4 m, L 16 m sp L:longitud de propagació n, I( z) I(0) e 1

Métodos Método Diferencial Utiliza el formalismo covariante de las ecuaciones de Maxwell en un sistema no ortogonal, que depende del problema a resolver, y está basado en un cambio de coordenadas que transforma el perfil de los contornos en superficies planas. Esta transformación permite pasar de la representación espacial de las ecuaciones de Maxwell a la representación en el espacio de momentos y conduce a un problema de autovalores cuya solución proporciona las constantes de propagación de los desarrollos de Fourier. Mediante las condiciones de contorno, que en el nuevo sistema de coordenadas se aplican sobre un plano, se obtienen los campos a ambos lados de la superficie. Método Integral Formalismo teórico basado en el método de Green. Permite escribir el campo electromagnético en cualquier punto del espacio como una función integral del campo sobre el perfil de los contornos. Método de búsqueda de ceros El problema de obtener las características de los PSs es en muchos aspectos formalmente similar al utilizado para determinar los campos en el problema con fuentes, aunque tiene la dificultad adicional relacionada con la continuación analítica en el plano complejo de ciertas cantidades físicas. La clave de la continuación analítica es la determinación de las ramas de las funciones multivaluadas, lo que determina la superficie propia (o superficie física) de Riemann del problema. La búsqueda de ceros en el plano complejo se realiza mediante la implementación numérica de: a) un formalismo basado en el teorema de Cauchy. Tiene la ventaja de encontrar TODOS los ceros de una región especificada b) Newton Rapson adaptado al caso complejo. Tiene la ventaja de ser rápido