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Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Maestría en Ciencias en Ingeniería Física In this work we made an experimental and numerical study of the reflective properties of two-dimensional photonic structures (CF2D) with square periodicity. However, it is important to note that the experimental measurements will not be compared with the numerical calculations, since the same crystalline structure was studied differently. That is, in the experimental part we made measurements considering the system in three dimensions due to the small thickness of the substrate; while for the numerical part the calculations were made for a 2D system due to the limitation of the numerical method used. In addition, the way we illuminated was different since for the experimental case it was done in the perpendicular direction to the crystalline surface, unlike the numerical model that was in a parallel plane. For the experimental case, we show the Focused Ion Beam (FIB) method to produce two photonic structures with square periodicity on a silicon substrate, containing circular and square inclusions of air. The parameters of one of these fabricated structures were used for the numerical study calculating the optical response as a function of the incidence angle. We present the experimental techniques used in the optical characterization of the photonic structures manufactured, where specular reflectance was measured for the electric transverse field (TE) and magnetic transverse field (TM) polarizations. In the case of the numerical study, the Integral Equation Method (IEM) was used, which allows us to calculate the band structure of an infinite photonic crystal and additionally we are able to calculate the electromagnetic waves propagation through a finite photonic crystal either in 1D or 2D. En el presente trabajo se hizo un estudio experimental y numérico de las propiedades reflectivas de estructuras fotónicas bidimensionales (CF2D) con periodicidad cuadrada. Sin embargo, es importante señalar que las mediciones experimentales no se compararán con los cálculos numéricos, ya que la misma estructura cristalina se estudió de manera diferente. Es decir, en la parte experimental se realizaron mediciones considerando el sistema en tres dimensiones debido al espesor pequeño del sustrato; mientras que para la parte numérica se realizaron los cálculos para un sistema 2D debido a la limitante del método numérico utilizado. Además, la forma de iluminación fue diferente ya que para el caso experimental se hizo en la dirección perpendicular a la superficie cristalina, a diferencia del modelo numérico que fue en un plano paralelo. Para el caso experimental mostramos el método del Haz Enfocado de Iones (FIB) para la fabricación de dos estructuras fotónicas con periodicidad cuadrada sobre un sustrato de silicio, conteniendo inclusiones cilíndricas circulares y cuadradas de aire. Los parámetros de una de estas estructuras fabricadas se utilizaron para el estudio numérico calculando la respuesta óptica como función del ángulo de incidencia. Se exponen las técnicas experimentales utilizadas en la caracterización óptica de las estructuras fotónicas fabricadas, donde se midió la reflectancia especular para los casos de la polarización del campo transversal eléctrico (TE) y transversal magnético (TM). En el caso del estudio numérico se empleó el Método de la Ecuación Integral (IEM), el cual nos permite realizar el cálculo de la estructura de bandas de un cristal fotónico (CF) infinito y adicionalmente el de la propagación de una onda electromagnética a través de un CF finito ya sea en 1D o en 2D.

[EN] AlN films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) using an Nd: YAG laser (¿ = 1064 nm). The films were deposited in a nitrogen atmosphere as working gas; the cathode was an aluminium high purity (99.99%) target. The films were deposited using 7 J/cm2 laser fluence for 10 minutes on silicon (100) substrates. The working pressure was 9×10-3 mbar and the substrate temperature was varied from 200°C to 630°C. The thickness measured by profilometer was 150 nm for all films. Moreover, surface acoustic wave (SAW) devices with a Mo/AlN/Si configuration have been fabricated using AlN-buffer and Mo Channel. The films' morphology and composition were studied using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX), respectively. The films' optical reflectance spectra and colour coordinates were obtained by optical spectral reflectometry in the 400-900 cm-1 range using an Ocean Optics 2000 spectrophotometer. The present work found clear dependence on morphological properties, reflectance, dominant wavelength colour purity, frequency response and acoustic wave speed in terms of the temperature applied to the substrate. About 30% reduction in reflectance was observed and increased acoustic wave speed of about 1.3% when the temperature was increased from 200°C to 630°C., [ES] Películas de AlN fueron depositados por la técnica de deposición por láser pulsado (PLD), utilizando un láser Nd: YAG con una longitud de onda de 1064 nm. Las películas fueron depositadas en una atmósfera de nitrógeno como gas de trabajo; como cátodo se usó aluminio de alta pureza (99,99%). Las películas fueron depositadas con una fluencia del láser de 2,28 J/cm2 durante 10 minutos sobre sustratos de silicio (100). La presión de trabajo fue de 9 x 10-3 mbar y la temperatura del sustrato se varió desde 200 °C a 630 °C. El espesor medido por perfilometría fue de 150 nm para todas las películas. Además se fabricaron los dispositivos de ondas acústicas de superficie (SAW) con una configuración Mo/AlN/Si, empleando AlN-bufer y un canal de Mo. La morfología y la composición de las películas se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y energía dispersiva de rayos X de análisis (EDX), respectivamente. Los espectros de reflectancia óptica y color de coordenadas de las películas se obtuvieron por la técnica óptica reflectometría espectral en el rango de 400-900 cm-1 por medio de un espectrofotómetro Ocean Optics 2000. En este trabajo se encontró una clara dependencia de las propiedades morfológicas, reflectancia, pureza dominante, longitud de onda del color, la respuesta de frecuencia y velocidad de la onda acústica en términos de la temperatura aplicada al sustrato. Se observó una reducción en la reflectancia de aproximadamente 30% y aumento de velocidad de la onda acústica de aproximadamente 1,3% cuando la temperatura se incrementó desde 200 °C a 630 °C., This work was financed by “El patrimonio Autónomo Fondo Nacional de Financiamiento para la Ciencia, la Tecnología y la Innovación, Francisco José de Caldas” contract RC-No. 275-2011 with Center of Excellence for Novel Materials (CENM).

AlN films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) using an Nd: YAG laser (λ = 1064 nm). The films were deposited in a nitrogen atmosphere as working gas; the cathode was an aluminium high purity (99.99%) target. The films were deposited using 7 J/cm² laser fluence for 10 minutes on silicon (100) substrates. The working pressure was 9x10-3 mbar and the substrate temperature was varied from 200ºC to 630ºC. The thickness measured by profilometer was 150 nm for all films. Moreover, surface acoustic wave (SAW) devices with a Mo/AlN/Si configuration have been fabricated using AlN-buffer and Mo Channel. The films' morphology and composition were studied using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX), respectively. The films' optical reflectance spectra and colour coordinates were obtained by optical spectral reflectometry in the 400-900 cm-1 range using an Ocean Optics 2000 spectrophotometer. The present work found clear dependence on morphological properties, reflectance, dominant wavelength colour purity, frequency response and acoustic wave speed in terms of the temperature applied to the substrate. About 30% reduction in reflectance was observed and increased acoustic wave speed of about 1.3 % when the temperature was increased from 200ºC to 630ºC. Películas de AlN fueron depositados por la técnica de deposición por láser pulsado (PLD), utilizando un láser Nd: YAG con una longitud de onda de 1064 nm. Las películas fueron depositadas en una atmósfera de nitrógeno como gas de trabajo; como cátodo se usó aluminio de alta pureza (99,99%). Las películas fueron depositadas con una fluencia del láser de 2,28 J/cm2 durante 10 minutos sobre sustratos de silicio (100). La presión de trabajo fue de 9 x 10-3 mbar y la temperatura del sustrato se varió desde 200 ºC a 630 ºC. El espesor medido por perfilometría fue de 150 nm para todas las películas. Además se fabricaron los dispositivos de ondas acústicas de superficie (SAW) con una configuración Mo/AlN/Si, empleando AlN-bufer y un canal de Mo. La morfología y la composición de las películas se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y energía dispersiva de rayos X de análisis (EDX), respectivamente. Los espectros de reflectancia óptica y color de coordenadas de las películas se obtuvieron por la técnica óptica reflectometría espectral en el rango de 400-900 cm-1 por medio de un espectrofotómetro Ocean Optics 2000. En este trabajo se encontró una clara dependencia de las propiedades morfológicas, reflectancia, pureza dominante, longitud de onda del color, la respuesta de frecuencia y velocidad de la onda acústica en términos de la temperatura aplicada al sustrato. Se observó una reducción en la reflectancia de aproximadamente 30% y aumento de velocidad de la onda acústica de aproximadamente 1,3% cuando la temperatura se incrementó desde 200 ºC a 630 ºC.