La muestras que se estudian en este trabajo de tesis fueron producidas por medio de una
implantaci´on de iones usando una mascarilla met´alica con el fin de implantar select´ıvamente zonas bien definidas en el sustrato. El proceso de implantaci´on se realiz´o mediante una
metodolog´ıa que permite dise˜nar gu´ıas de onda de ´ındice de escal´on basada en un proceso de multi-implantaci´on de iones por medio de la variaci´on de la energ´ıa y dosis de cada
implantaci´on. Los iones implantados fueron iones deAgen sustratos deSiO2 de alta pureza.
Brevemente, el proceso de implantaci´on m´ultiple con varias energ´ıas y dosis de
implantaci´on, hacen que los iones penetren a diferentes profundidades, y tendr´an diferente anchos de distribuci´on dentro del sustrato. De esta manera, se puede conseguir una muestra
que contiene varias capas de iones, que traslapadas, se pueden ver como una sola capa de iones con distribuci´on escalonada. De esta manera, es posible obtener nanopart´ıculas en la
zona implantada a˜nadiendo un tratamiento t´ermico a la muestra (Flores-Romero et al., 2007). Con la mascarilla, que es una aleaci´on electro-formada de nickel-cobalto, se pueden
frenar los iones en la superficie de ´esta y, los iones implantados en el sustrato, son iones que pasaron solo por las aberturas en la mascarilla. La figura 49, muestra un diagrama
esquem´atico del proceso de implantaci´on de iones con el uso de la mascarilla con el fin de generar gu´ıas de onda basadas en nanopart´ıculas met´alicas.
Figura 49. Esquema de la fabricaci´on de las gu´ıas de onda de canal fabricadas con el uso de una mascarilla de niquel-cobalto, mediante un proceso de multi-implatantaci´on de iones deAg.
La primera serie de aberturas tiene un ancho de 10±1.5µm; la segunda serie tiene un ancho de 15±1.5µm; y, por ´ultimo se tiene una serie con un ancho de 20±1.5µm(Flores-Romero
et al., 2007). El espesor de la mascarilla es de 25 µm, que es lo suficientemente grueso para detener los iones con las energ´ıas usadas, de esta manera se garantiza que la implantaci´on solo ocurra en las regiones definidas, como se muestra en la figura 49. Para la obtenci´on
del perfil escalonado de distribuci´on de las nanopart´ıculas, las gu´ıas fueron dise˜nadas usando una simulaci´on SRIM, el cual se puede ver en la figura 50.
Las energ´ıas y fluencias empleadas para alcanzar el perfil propuesto, se pueden ver en la tabla 5. Debido a que los anchos y las amplitudes de la distribuci´on cambian con la energ´ıa de
implantaci´on para una dosis dada, las dosis fueron ajustadas para alcanzar el perfil dise˜nado (M´arquez et al., 2013).
Despu´es de los procesos de implantaci´on, las muestras fueron sujetas a un tratamiento
t´ermico, a 600 0C con una atm´osfera reductora de 50%N2 + 50%H2 durante una hora; esto
con el fin de nuclear las nanopart´ıculas. Al igual que en la fabricaci´on de las muestras que
contienen nanopart´ıculas estudiadas en el cap´ıtulo anterior, todo el proceso de la fabricaci´on de las gu´ıas que ahora se describe, fue realizado usando el acelerador Pelletron de 3 M eV
Figura 50. Simulaci´on SRIM para un proceso de multi-implantaci´on de iones deAg enSiO2.
Tabla 5. Energ´ıas y fluencias usadas para la obtenci´on del perfil de implantaci´on visto en la figura 50.
Implantaci´on Energ´ıa Fluencia (M eV) (1×1016 Ag/cm2) I1 4.5 0.40 I2 4 1 I3 3 0.56 I4 2.5 0.35 I5 2 0.43 I6 1.5 0.37
y ubicado en el Instituto de F´ısica de la Universidad Aut´onoma de M´exico, en el Distrito Federal.
Para efectos pr´acticos, una muestra testigo fue fabricada bajo las mismas condiciones de implantaci´on, en la cual no se us´o la mascarilla para obtener de esta manera, una muestra
que contenga una gu´ıa de onda plana fabricada mediante el proceso de multi-implantaci´on. Este hecho, puede facilitar algunas mediciones caracter´ısticas de las gu´ıas.
El resultado final, fueron dos muestras que presentan un perfil suave de nanopart´ıculas con un espesor de 2µma una profundidad de 0.5µmde la superficie del sustrato. La primera muestra tiene un total de 30 gu´ıas de onda de canal, de las cuales, las primeras 10 tienen un
ancho de 10µm, las 10 siguientes poseen un ancho de 15µmy por ´ultimo, las ´ultimas 10 con un ancho de 20µm. La segunda muestra, se considera una muestra de gu´ıa de onda plana.
Se descubri´o mediante las micrograf´ıas ´opticas la presencia de gu´ıas de onda dobles, es decir, que para un total de 30 gu´ıas de onda que deber´ıa tener la muestra, ´esta presentaba 60,
ya que las gu´ıas estaban agrupadas en pares y separadas alrededor de 35µmaproximadamente entre sus centros (ver figura 51). La posible causa de la aparici´on de una segunda gu´ıa de
onda por cada gu´ıa de onda que se pretend´ıa obtener, radica en el proceso de fabricaci´on de las muestras, pues durante la ´ultima fase del proceso de implantaci´on de los iones, la
mascarilla pudo haber sufrido una modificaci´on de la posici´on original respecto al sustrato. Puesto que el proceso de implantaci´on de cada una de las gu´ıas, las esperadas y sus dobles,
no tienen los mismos procesos de implantaci´on, se espera que las propiedades de guiado sean diferentes.
Figura 51. Micrograf´ıas de las gu´ıas de onda obtenidas, donde se aprecia la aparici´on de una segunda gu´ıa de onda por cada una que debia obtenerse.
La figura 51, muestra micrograf´ıas de las gu´ıas de onda basadas en nanopart´ıculas fabricadas con la mascarilla, donde es f´acil ver las caras de salida de las gu´ıas. Dichas
micrograf´ıas, fueron obtenidas mediante microscop´ıa ´optica cuando luz blanca es acoplada a
las gu´ıas; de igual manera, mediante microscop´ıa ´optica, se puede ver la vista superior de los diferentes anchos de las gu´ıas de onda fabricadas.
Con el fin de obtener el espectro de absorci´on de las gu´ıas, la muestra que presenta la gu´ıa de onda plana, fue utilizada como referencia para obtener el espectro de absorci´on y con ello,
asociar su espectro con el de la muestra que contiene las gu´ıas de canal. Se utiliza la muestra que tiene la gu´ıa de onda plana ya que es m´as f´acil de obtener el espectro de absorci´on de
la zona que tiene nanopart´ıculas, a diferencia de las gu´ıas de onda de canal, en donde las nanopart´ıculas solo se encuentran en zonas muy estrechas de unas cuantas micras de ancho.
El espectro de absorci´on de la gu´ıa de onda plana fue obtenido mediante el espectro- fot´ometro Hitachi F-7000. La figura 52, muestra el espectro de absorci´on de la muestra, en
Figura 52. Espectro de absorci´on de la gu´ıa de onda plana, basada en nanopart´ıculas y que muestra la usual resonancia del plasm´on de superficie para nanopart´ıculas deAg de geometr´ıa esf´erica.