Design of THz metasurfaces for thin-film sensing

El trabajo propuesto trata sobre el diseño de metasuperficies en la banda de los terahercios para su uso como sensores de películas muy delgadas. En primer lugar, se ha llevado a cabo un estudio profundo de simulación de varias metasuperficies y de su actuación como sensores, mediante el software comercial CST Microwave Studio. Se han estudiado dos tipos de estructuras: una metasuperficie “laberinto”, con una compleja geometría, y dos “hole arrays” con distintos grosores de substrato, con el objetivo de controlar la aparición de la resonancia correspondiente a la transmisión óptica extraordinaria (EOT), y hacer una comparación entre la EOT regular y la anómala. Se ha llevado a cabo un estudio paramétrico variando el grosor de la película depositada en cada estructura. Una vez realizado el estudio estadístico, se ha procedido a realizar un estudio experimental, que muestra un buen acuerdo con los resultados de simulación. Estos resultados demuestran la excelente actuación de este tipo de estructuras en el sensado de películas delgadas, mejorando los resultados presentes en la literatura.

The proposed work is about the design of metasurfaces to work as sensing devices in the terahertz band, for the detection of very thin films. Firstly, a deep simulation study of the behavior of some metasurfaces and its performance as sensors, using the commercial software CST Microwave Studio has been performed. Two kind of structures have been studied: a labyrinth shaped metasurface with an intricate geometry, and two different hole array metasurfaces with different substrate thicknesses, in order to control de appearance of the anomalous extraordinary optical transmission (EOT) resonance, and mak e a comparison between the regular and the anomalous EOT. Parametric studies have been carried out varying the film thickness deposited on each structure. After an initial statistical analysis, an experimental study has been carried out, showing a good agreement with the numerical results. These results demonstrate the excellent performance of these kind of structures in practical thin-film sensing platforms, improving the resul ts found in the literature.