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Evolución de los modos de galería de susurros en micro y nanoestructuras de ZnO hexagonales dopadas con Litio  
Evolución de los modos de galería de susurros en micro y nanoestructuras de ZnO hexagonales dopadas con Litio
En este trabajo se investigó la formación de cavidades ópticas en nanoestructuras de ZnO dopadas con Li, que fueron crecidas mediante el método vapor-sólido por el cual se consiguieron micro y nanoestructuras largas con una sección transversal hexagonal.
La incorporación de Li en el proceso de crecimiento mejoró la calidad de las cavidades ópticas y produjeron morfologías de estructuras adecuadas para confinar el luz en la sección transversal.

Estas estructuras tienen morfologías favorables para formar cavidades Fabry-Pérot (dos superficies reflectantes enfrentadas) y la aparición de los modos de galería de susurros.
Se dice galería de susurros al fenómeno por el cual las ondas (ondas sonoras o de luz en este caso) pueden transmitirse sin casi pérdidas cuando circulan alrrededor de una estructura.

Estos materiales investigados tienen un gran potencial para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos integrados. La posibilidad de integrarlos en el mismo material que el resonador óptico y la guía de luz abre la puerta a la fabricación de dispositivos muy compactos.

El ZnO es un material conocido con aplicaciones en campos muy diferentes, desde la fotónica hasta la cosmética.
Tiene una banda prohibida amplia (Los materiales con un ancho de banda prohibida mayor ofrecen un mejor comportamiento como semiconductores), un índice de refracción relativamente alto, gran energía de enlace de excitones y comportamiento no óhmico están detrás de muchas de estas aplicaciones.

En particular, las capacidades de generar láser a temperatura ambiente han recibido mucha atención en los últimos años, con especial atención a la formación de estructuras hexagonales, varillas, placas o clavos a micro y nanoescala. Las cavidades resonantes juegan un papel importante en una gran variedad de dispositivos, como instrumentos musicales o generadores de microondas; sin embargo en los últimos años, la necesidad de dispositivos miniaturizados ha centrado la atención en micro y nanocavidades ópticas.
Los resonadores semiconductores con efecto de galería de susuros son una solución para esta necesidad. La morfología hexagonal y el tamaño de las estructuras provoca múltiples reflexiones internas. La estructura cristalina de la wurtzita ofrece propiedades únicas para crear microcavidades para este propósito ya que favorece el crecimiento de secciones hexagonales. Estas estructuras conducen a factores Q altos y, en consecuencia, un bajo úmbral límite de emisión láser.

En estructuras alargadas, como las varillas hexagonales obtenidas con ZnO, pueden aparecer diferentes modos resonantes. El más fácil es, por supuesto, el modo Fabry-Pérot que se establece a lo largo de la estructura debido al reflejo en ambos extremos de la estructura, sin embargo estos modos no son óptimos para láser o aplicaciones de cavidad resonante debido a la baja reflectividad de la luz incidente normal de las facetas finales.
Se obtienen condiciones mucho mejores cuando el confinamiento se produce en la sección transversal de la estructura. Los modos resonantes se establecerían en el perímetro de la varilla y se propagarían a lo largo de la estructura.
En la mayoría de los casos, las resonancias observadas son compatibles con los modos de galería de susurros.

Más información en el artículo

El trabajo es una colaboración entre el Instituto de Óptica y el departamento de física de materiales de la Facultad de Físicas de la Universidad Complutense de Madrid
 
Investigación financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Agencia Estatal de Investigación
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