Sintonización térmica de microcavidades ópticas de silicio poroso nanoestructuado

L. N. ACQUAROLI; R. URTEAGA; R.R. KOROPECKI

Congreso; Reunión Nacional de Física; 2010

El silicio poroso (SP) en película delgada es un material que puede obtenerse a partir del anodizado electroquímico de obleas de silicio monocristalino (Si-c) dopada, en una solución fluorada. Bajo ciertas condiciones de preparación se genera una red porosa con nanoestructuras remanentes que crecen preferencialmente en la dirección (100), cuyas características pueden controlarse en una amplia escala (desde nanómetros hasta micrómetros) con parámetros operacionales apropiados. El proceso de porosificación es autolimitado, lo cual permite fabricar multicapas de SP a partir de una misma oblea de Si-c, mediante un perfil de densidades de corrientes que se transforma en un perfil de porosidades dentro de la oblea. Este proceso de autolimitado posibilita la separación de las películas de SP (simples o multicapas) del sustrato de Si-c y depositarlas sobre sustratos de vidrio. Las multicapas de SP se pueden construir utilizando un determinado patrón periódico conformando cristales fotónicos unidimensionales. Además, introduciendo defectos en estos cristales se rompe la simetría y se obtienen microcavidades ópticas. Estas estructuras son adecuadas para su uso como sensores ópticos debido a que los espectros de reflexión y transmisión tienen respuestas muy agudas en longitudes de onda cercanas a la resonancia. De esta manera, cualquier modificación de la nanoestructura produce un cambio abrupto en el espectro. En particular, un cambio en la temperatura de la microcavidad produce una dilatación de la misma acompañado de un cambio de índice de refracción de las capas. Este cambio puede usarse por ejemplo para sintonizar la microcavidad o para sensar la temperatura. En este trabajo mostramos una aplicación de estas microcavidades ópticas de SP como sensor remoto de temperatura con respuesta rápida y un rango de temperatura de operación amplio. El rango de temperatura de operación, junto con la sensibilidad del sensor, se pueden ajustar fabricando una estructura de multicapas adecuada.