Estudio y construcción de condensadores planares basados en grafeno para aplicaciones en sensores

Abstract

En este trabajo de tesis se presentan diversas formas de incrementar la capacitancia de condensadores planares. El enfoque es en su geometría y materiales con la intención de mejorar sensores basados en grafeno. En la primera parte de la tesis se mostrarán diferentes construcciones de condensadores planares con tres materiales diferentes para los electrodos: aluminio, cobre y oxido de grafeno reducido (r-GO). También se experimentan con varios materiales dieléctricos. Se mide y comparan los parámetros que determinan las propiedades de estos condensadores planares. En la segunda parte se presentan resultados de simulaciones numéricas en elementos finitos usando el software COMSOL Multiphysics; con lo cual se crea un modelo para predecir propiedades de condensadores planares. En la parte final de la tesis, se caracteriza electrodos de r-GO mediante técnicas espectroscópicas y microscópicas. Adicionalmente se muestran posibles aplicaciones para varios tipos de sensores, por ejemplo, sensores de humedad y biosensores.

In this work, various ways of increasing the capacitance of planar capacitors are presented, focusing on their geometry and materials with the intention of improving graphene-based sensors. In the first part, different constructions of planar capacitors with different electrode materials are shown: aluminum, copper and reduced graphene oxide (r-GO). Different dielectric materials are also studied and tested. Properties of these planar capacitor are measured and compared. In the second part, finite element simulations are done in COMSOL Multiphysics and a model is created to predict planar capacitors characteristics. Finally, r-GO electrodes are characterized by spectroscopic and microscopic techniques. Additionally, applications for improved graphene-based capacitor sensors are shown.