Experimental Implementation and Characterization of Two-dimensional Material Optomechanical Cavities with Strain Engineering Based on Spin-crossover Nanomaterials

[ES] Este Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo la implementación y caracterización experimental de plataformas fotónicas y optomecánicas sintonizables basadas en materiales bidimensionales y dispositivos fotónicos integrados, utilizando estrategias de ingeniería de deformación habilitadas por nanomateriales de cambio de espín (spin-crossover, SCO). Estos materiales presentan cambios de volumen y de propiedades ópticas inducidos por estímulos externos, proporcionando un mecanismo para la sintonización dinámica de sistemas fotónicos y optomecánicos. El trabajo se estructura en torno a dos plataformas experimentales complementarias. En primer lugar, se validan las capacidades de actuación de los materiales SCO en dispositivos fotónicos basados en silicio. Para ello, resonadores de anillo de silicio (Micro-Ring Resonators, MRRs) se funcionalizan con una capa híbrida de PMMA/SCO, permitiendo la transducción de la transición de fase SCO en desplazamientos medibles de la resonancia óptica. Esto demuestra la viabilidad de explotar la deformación inducida por SCO para la sintonización de dispositivos fotónicos integrados en condiciones ambientales. La segunda parte se centra en plataformas optomecánicas basadas en membranas suspendidas de grafeno, comúnmente denominadas nanodrums. Se implementa y optimiza una metodología determinista de transferencia en seco para fabricar membranas suspendidas de grafeno tanto sobre cavidades rígidas de silicio como sobre microcavidades elastoméricas flexibles de PDMS. Los dispositivos obtenidos se caracterizan mediante microscopía óptica, microscopía de fuerza atómica y espectroscopía Raman para evaluar su morfología, integridad estructural, calidad cristalina y estado de deformación. Este trabajo establece las bases experimentales para la integración de nanomateriales SCO en dispositivos fotónicos y optomecánicos avanzados y sintonizables que operen en condiciones ambientales.

[EN] This Bachelor s Thesis aims at the experimental implementation and characterization of tunable optomechanical and photonic platforms based on two-dimensional materials and integrated photonic devices using strain engineering strategies enabled by spin-crossover (SCO) nanomaterials. These materials exhibit stimulus-induced changes in volume and optical properties, providing a mechanism for the dynamic tuning of photonic and optomechanical systems. The work is structured around two complementary experimental platforms. First, the actuation capabilities of SCO materials are validated in silicon-based photonic devices. Silicon Micro-Ring Resonators (MRRs) are functionalized with an active PMMA/SCO nanocomposite layer, enabling the transduction of the SCO phase transition into measurable optical resonance shifts. This demonstrates the feasibility of exploiting SCO-induced strain to tune integrated photonic devices under ambient conditions. The second part focuses on optomechanical platforms based on suspended graphene membranes, commonly known as nanodrums. A deterministic dry-transfer methodology is implemented and optimized to fabricate suspended graphene membranes on both rigid silicon cavities and flexible elastomeric PDMS microcavities. The resulting devices are characterized by optical microscopy, atomic force microscopy, and Raman spectroscopy to evaluate their morphology, structural integrity, crystalline quality, and strain state. This work establishes the experimental foundations for the integration of SCO nanomaterials into advanced tunable photonic and optomechanical devices operating under ambient conditions.