Optical characterization of 2D magnets and molecular/2D heterostructures
- Autores: Francisco Marqués Moros
- Directores de la Tesis: Josep Canet Ferrer (dir. tes.), Eugenio Coronado (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Núria Garro (presid.), María Reyes Calvo Urbina (secret.), José Sánchez Costa (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Nanociencia y Nanotecnología por la Universidad de Alicante; la Universidad de Castilla-La Mancha; la Universidad de La Laguna; la Universidad Jaume I de Castellón y la Universitat de València (Estudi General)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
Los materiales semiconductores bidimensionales (2D) van der Waals (vdW) han suscitado un gran interés debido a su potencial para aplicaciones optoelectrónicas. Sin embargo, muchos de estos materiales presentan limitaciones como bajas temperaturas de ordenación magnética e inestabilidad ambiental. En este contexto, el semiconductor metamagnético CrSBr ha emergido recientemente como una plataforma muy prometedora gracias a su alta temperatura de Néel (TN = 132 K) y estabilidad al aire, además de la interrelación entre sus propiedades ópticas y magnéticas.
Esta tesis doctoral se centra en la caracterización exhaustiva de las propiedades ópticas del CrSBr, desde cristales "bulk" hasta monocapas, con el objetivo de comprender su compleja dinámica excitónica y su relación con las transiciones magnéticas. Mediante diversas técnicas espectroscópicas, incluyendo fotoluminiscencia (PL), TRPL, espectroscopía Raman y mediciones de reflectividad, se estudió la respuesta óptica del CrSBr. Los resultados revelaron la existencia de múltiples transiciones excitónicas, incluyendo una transición de mayor energía muy sensible al ordenamiento magnético del material. Mediante un detallado análisis de la respuesta de PL con la temperatura, se identificaron los distintos mecanismos que dan explicación a la dinámica excitónica observada. Además, el uso de un esquema de excitación bicolor, una técnica poco común en este tipo de semiconductores 2D, permitió descubrir la emisión de PL a partir de absorción a dos fotones (TPA) y un mecanismo de "quenching" de la PL relacionado con la ionización de vacantes magnéticas dadoras presentes en CrSBr.
Por otra parte, en esta tesis también se investigó la integración del CrSBr en heteroestructuras vdW con un complejo de transición de espín (SCO). Se demostró que la deformación mecánica inducida por la transición de espín del material SCO (inducida por un cambio de temperatura) es capaz de modular las transiciones magnéticas y las propiedades ópticas del CrSBr de forma localizada.
En general, este estudio proporciona información fundamental sobre la dinámica excitónica del CrSBr y demuestra el potencial de las heteroestructuras con materiales SCO para la modulación de las propiedades ópticas y magnéticas en semiconductores 2D, abriendo nuevas perspectivas para aplicaciones en optoelectrónica y espintrónica.
