Micro y nano procesado de materiales de interés fotónico mediante irradiación con iones de alta energía y pulsos láser

Los iones de alta energía (hasta 50 MeV) disponibles en el centro CMAM (ICTS) permiten generar, en la mayoría de los materiales de interés tecnológico, diversos patrones de procesado causados por la elevada densidad de energía depositada por los iones a lo largo de sus trazas de propagación (sintonizable entre 0,1 – 15 keV/nm, dependiendo del número atómico del ion). Esta elevada excitación puede generar desde defectos puntuales hasta amorfización selectiva. El patrón de procesado/dañado se puede “sintonizar” para producir, desde nanotrazas amorfas (diámetro de pocos nm y longitud micrométrica), hasta capas homogéneamente dañadas de grosor micrométrico.
El haz de iones macroscópico se puede focalizar a tamaños micrométricos con instrumental adecuado disponible y/o en desarrollo en el CMAM. Asimismo, el haz de iones se puede “pulsar” electrostáticamente. Se puede también irradiar materiales en modo haz externo para explorar funcionalizaciones originales debidas al efecto del tipo de atmósfera y control continuo de energía efectiva en la superficie de la muestra.
Se dispone también en el CMAM de láseres pulsados (ns y fs) para estudiar la original sinergia de procesado de materiales combinando la irradiación con iones y pulsos láser.
Se estudian materiales ópticos para tres aplicaciones principales:
– fotónica integrada (LiNbO3, Al2O3, SiO2, etc),
– ópticas para instrumentación espacial en el UV profundo (λ < 200 nm; multicapas AlF3, MgF2, LaF3, etc.) y
– para elementos de diagnóstico para energía de fusión (SiO2, Al2O3).