Abstracts

La presente Tesis Doctoral se ha dedicado a la investigacin de tcnicas de anlisis y optimizacin de dispositivos no lineales, multiplicadores y mezcladores de frecuencia, basados en grafeno multicapa y monocapa y su integracin en transmisores y receptores de seales de banda submilimtrica/ terahercios. El efecto de multiplicacin y mezclado de frecuencia de los dispositivos se ha logrado mediante el uso de la respuesta no lineal del grafeno que ofrece una alternativa atractiva a las soluciones actuales basadas en semiconductores tradicionales. Por tanto, los dispositivos propuestos tienen por objetivo superar la barrera tecnolgica existente en la generacin de seales de onda submilimtrica/terahercios. La limitacin tecnolgica est restringiendo seriamente la viabilidad comercial de mltiples aplicaciones en la banda de submilimtricas/terahercios en sectores industriales tan diversos como diagnstico mdico, sistemas de seguridad o comunicaciones. La presente Tesis Doctoral est estructurada en cuatro captulos. El Captulo 1 contiene un anlisis de la respuesta electromagntica del grafeno basada en su estructura de banda electrnica. Se analiza la respuesta lineal y no lineal de una capa de grafeno irradiada con un campo elctrico externo y las expresiones de la conductividad del primer orden armnico y de armnicos de orden N, N= 3 a 7, que se estudian y se derivan de la densidad de corriente inducida. Adems, se estudia la irradiacin de una capa de grafeno con dos ondas polarizadas paralelamente a la superficie de la capa con el objetivo de verificar el efecto no lineal de mezclado de frecuencia. Los nuevos aportes cientficos desarrollados comienzan con la derivacin de una ecuacin de densidad de corriente no lineal generalizada, que se produce al irradiar la capa de grafeno con campo elctrico externo. La literatura proporciona informacin de hasta el tercer orden armnico generado en el grafeno. Por tanto, se han desarrollado varias ecuaciones considerando los dos efectos no lineales de multiplicacin y mezclado de frecuencia con componente armnicos superiores, N>3, producidos en una capa de grafeno. El anlisis terico desarrollado en el Captulo 1 tiene una aplicacin directa en los diseos que se han estudiado en captulos posteriores. En el Captulo 2, se presenta una topologa que es comn para tres multiplicadores de frecuencia basados en Grafeno de orden armnico elevado y con la conversin de frecuencia realizada en una sola etapa de multiplicacin. La dinmica no lineal de multiplicacin de frecuencia de los dispositivos se obtiene mediante el uso de una estructura microstrip con una abertura cubierta por varias capas de grafeno. Los circuitos se han analizado en dos etapas, donde los subsistemas pasivos de entrada y salida han sido diseados y optimizados individualmente para maximizar el ancho de banda operativo en las bandas de frecuencia correspondientes. La topologa propuesta se ha validado experimentalmente mediante la fabricacin y medicin de los tres prototipos propuestos. LosAdvisors/Committee Members: Ver Hoeye, Samuel Ezechiel (advisor).