Caracterització optoelectrònica de materials bidimensionals a altes freqüencies

Two-dimensional materials have a lot of applications in the electronic and photonic device design field, especially when they need to be flexible and transparent. In particular, high frequency applications, above 100MHz, are promising because of its unique optoelectronic properties. In addition, due to their low dimensionality, to obtain, handle and characterise the properties of these materials is challenging, especially when several layers of different materials are combined in a single heterostructure. The main objective of this research is to apply and to compare some high-frequency optoelectronic charac-terization techniques on two-dimensional materials. Specifically, graphene, MoS2 and WS2, on different substrates and heterostructures composed by graphene/MoS2 and graphene/WS2 are analysed. Samples of compacted two-dimensional materials, without substrate, such as graphene oxide, reduced graphene oxide and compacted carbon nanotubes (buckypaper) are also analysed. Raman spectroscopy is used in order to ensure the two-dimensionality of the samples and to analyse their structural properties. The surface conductivity of the samples and their transmittance between 200 GHz and 1.5 THz are analysed by terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) in a transmission setup and also by using a setup based on a Michelson interferometer. A rutile dielectric resonator is used to analyse the surface resis-tance at the resonance frequency, around 10GHz, of compacted materials’ samples. Finally, FTIR and optical spectroscopies are used to obtain the transmittance of the heterostructures with respect to the individual layers in near-infrared, visible and near-ultraviolet ranges. The values obtained are in good agreement with the nature and composition of the samples and it is confirmed that the techniques are non-destructive and that they allow the extraction of information about quality, optical transmittance and surface conductivity of the conductive and semi-conductive samples. THz-TDS allows performing a measurement of conductivity without electrical contacts in two-dimensional materials and it is sensitive enough to detect differences in similar materials or in heterostructures made by two different layers of materials.Els materials bidimensionals presenten innumerables aplicacions en l’àmbit del disseny de dispositius electrònics i fotònics, especialment quan els dispositius han de ser flexibles i transparents. En particular, les aplicacions a altes freqüències, per sobre dels 100MHz, són prometedores per les seves propietats optoelectròniques singulars. D’altra banda, per la seva baixa dimensionalitat, l’obtenció, la manipulació i la caracterització de les propietats d’aquests materials és tot un repte, especialment quan es combinen diverses capes de diferents materials. L’objectiu principal d’aquest estudi és, doncs, aplicar i comparar diverses tècniques de caracterització optoelectrònica a altes freqüències en mostres de materials bidimensionals. Concretament, s’analitzen mostres de grafè, MoS2 i WS2, sobre diferents substrats, i heteroestructures formades per grafè/MoS2 i grafè/WS2. També s’analitzen mostres de materials bidimensionals compactats, sense substrat, com l’òxid de grafè, l’òxid de grafè reduït i nanotubs de carboni compactats (buckypaper). Per assegurar la naturalesa bidimensional de les mostres i analitzar-ne les propietats estructurals, s’utilitza l’espectroscòpia Raman. La conductivitat superficial de les mostres i la transmitància entre 200 GHz i 1,5 THz s’analitza mitjançant espectroscòpia en el domini temporal en el rang dels THz (THz-TDS) en configuració de transmissió i també amb una variant basada en un interferòmetre de Michelson. Mitjançant un ressonador dielèctric de rútil s’analitza la resistència superficial a la freqüència de ressonància, al voltant de 10 GHz, de les mostres de materials compactats. Finalment, mitjançant les espectroscòpies FTIR i òptica, s’analitza la transmitància de les heteroestructures respecte de les capes individuals en els rangs corresponents a l’infraroig proper, el visible i l’ultraviolat proper. Les propietats obtingudes són coherents amb la naturalesa i la composició de les mostres i es constata que les tècniques són no destructives i que permeten extreure informació de la qualitat, la transmitància òptica i la conductivitat superficial de les mostres conductores i semiconductores. El mètode dels THz-TDS permet una mesura de la conductivitat sense contactes elèctrics en materials bidimensionals, prou sensible per detectar diferències en materials semblants o en heteroestructures formades per dues capes de materials diferents.Los materiales bidimensionales presentan innumerables aplicaciones en el ámbito del diseño de dispositivos electrónicos y fotónicos, especialmente cuando los dispositivos deben ser flexibles y transparentes. En particular, las aplicaciones a altas frecuencias, por encima de los 100 MHz, son prometedoras por sus propiedades optoelectrónicas singulares. Por otro lado, debido a su baja dimensionalidad, la obtención, manipulación y caracterización de las propiedades de estos materiales es un reto, especialmente cuando se combinan varias capas de distintos materiales. El objetivo principal de este estudio es aplicar y comparar distintas técnicas de caracterización optoelectrónica a altas frecuencias de muestras de materiales bidimensionales. Concretamente, se analizan muestras de grafeno, MoS2 y WS2, sobre varios sustratos, y heteroestructuras formadas por grafeno/MoS2 y grafeno/WS2. También se analizan muestras de materiales bidimensionales compactados, sin sustrato, como el óxido de grafeno, el óxido de grafeno reducido y nanotubos de carbono compactados (buckypaper). Para asegurar la naturaleza bidimensional de las muestras y analizar sus propiedades estructurales, se utiliza espectroscòpia Raman. La conductividad superficial de las muestras y su transmitancia entre 200 GHz y 1,5 THz se analiza mediante espectroscopia en el dominio temporal en el rango de los THz (THz-TDS) en configuración de transmisión y también con una variante basada en un interferómetro de Michelson. Mediante un resonador dieléctrico de rutilo se analiza la resistencia superficial a la frecuencia de resonancia, alrededor de 10 GHz, de las muestras de materiales compactados. Finalmente, mediante espectroscopias FTIR y óptica, se analiza la transmitancia de las heteroestructuras respecto de las capas individuales en los rangos correspondientes al infrarrojo cercano, el visible y el ultravioleta cercano. Las propiedades obtenidas son coherentes con la naturaleza y la composición de las muestras y se constata que las técnicas son no destructivas y que permiten obtener información de la calidad, la transmitancia óptica y la conductividad superficial de las muestras conductoras y semiconductoras. El método THz-TDS permite una medida de conductividad sin contactos eléctricos en materiales bidimensionales, suficientemente sensible como para detectar diferencias en materiales parecidos o en heteroestructuras formadas por dos capas de materiales diferentes.Postprint (published version

Contactless electrical resistance of 2D materials using a rutile resonator

Measuring the electrical surface resistance of 2D materials without contact can provide a method for obtaining their intrinsic characterisation. The aim of this paper is to show that a rutile dielectric resonator (RDR) can be used to measure the electrical surface resistance of conducting coatings deposited on substrates, at the resonance frequency. Moreover, it is known that the substrate exerts a strong influence capable of intrinsically modify the properties of the 2D materials, as found in graphene. The RDR method is used for different samples of metals (Cu, Mo, Ti, brass), carbon nanotubes (bucky paper), a film of compacted graphene flakes, a film of compacted graphene oxide flakes and graphene obtained by CVD on different substrates (SiO2/Si, quartz and PET). The results show that reasonable values can be obtained for thin conducting materials with a thickness of not less than a few micrometers. In the case of graphene grown on a substrate, the presence of graphene is clearly detected but the resistivity value cannot be extracted.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

SmartFD: A Real Big Data Application for Electrical Fraud Detection

The main objective of this paper is the application of big data analytics to a real case in the field of smart electric networks. Smart meters are not only elements to measure consumption, but they also con stitute a network of millions of sensors in the electricity network. These sensors provide a huge amount of data that, once analyzed, can lead to significant advances for the society. In this way, tools are being developed in order to reach certain goals, such as obtaining a better consumption estimation (which would imply a better production planning), finding better rates based on the time discrimination or the contracted power, or minimizing the non-technical losses in the network, whose actual costs are eventually paid by end-consumers, among others. In this work, real data from Spanish consumers have been analyzed to detect fraud in con sumption. First, 1 TB of raw data was preprocessed in a HDFS-Spark infrastructure. Second, data duplication and outliers were removed, and missing values handled with specific big data algorithms. Third, cus tomers were characterized by means of clustering techniques in different scenarios. Finally, several key factors in fraud consumption were found. Very promising results were achieved, verging on 80% accuracyMinisterio de Economía y Competitividad TIN2014-55894-C2-RMinisterio de Economía y Competitividad TIN2017-88209-C2-

Quantum apps: simulación de algoritmos cuánticos generales

Una base tèorica sobre física quàntica, computació quàntica i models matemàtics constitueix el punt de partida per al desenvolupament de la col·lecció d'aplicacions Quantum Graph Tool. Es tracta de sis aplicacions per al sistema operatiu iOS relacionades amb el món de la computació quàntica i la teoria de grafs. Més concretament, l'aplicació central representa un simulador interactiu de circuits quàntics que es pot utilitzar per estudiar els algorismes quàntics més coneguts. Aquestes aplicacions pretenen divulgar la computació quàntica mitjançant els dispositius mòbils.[ANGLÈS] A theoretical base on quantum physics, quantum computing and quantum cryptography is the starting point for the development of the applications collection Quantum Graph Tool. It consists on six applications for the iOS operating system related to quantum computing, quantum cryptography and graph theory. These applications aim to divulge quantum computing using mobile devices (iPad) and, in addition, they are tools to study new computing methods based on quantum mechanics' properties. With the same objective, besides the applications, cumulative computing is introduced as a new computing method to solve problems in graph theory.[CASTELLÀ] Una base teórica sobre física cuántica, computación cuántica y criptografía cuántica constituye el punto de partida para el desarrollo de la colección de aplicaciones Quantum Graph Tool. Se trata de seis aplicaciones para el sistema operativo iOS relacionadas con el mundo de la computación cuántica, la criptografía cuántica y la teoría de grafos. Estas aplicaciones pretenden divulgar la computación cuántica mediante los dispositivos móviles (iPad) y, a su vez, representan herramientas para el estudio de nuevas maneras de computar basadas en las propiedades de la mecánica cuántica. Con la misma finalidad, además de las aplicaciones, se plantea una introducción a la computación acumulativa, la cual pretende ser una nueva manera de computar para resolver problemas de teoría de grafos.[CATALÀ] Una base tèorica sobre física quàntica, computació quàntica i criptografia quàntica constitueix el punt de partida per al desenvolupament de la col·lecció d'aplicacions Quantum Graph Tool. Es tracta de sis aplicacions per al sistema operatiu iOS relacionades amb el món de la computació quàntica, la criptografia quàntica i la teoria de grafs. Aquestes aplicacions pretenen divulgar la computació quàntica mitjançant els dispositius mòbils (iPad) i, alhora, representen eines per estudiar noves maneres de computar basades en les propietats de la mecànica quàntica. Amb aquests mateixos objectius, a banda de les aplicacions, es planteja una introducció a la computació acumulativa, la qual pretén ser una nova manera de computar per resoldre problemes de teoria de grafs

Radius augmented reality : Desenvolupament d'una aplicació de realitat augmentada per a iPhone per visualitzar els llocs d'interès propers a l'usuari en entorns urbans controlats

Aquest projecte consisteix en la planificació i el desenvolupament d'una aplicació de realitat augmentada per a iPhone amb finalitats turístiques: Radius AR. L'aplicació, que pretén ser un dels mòduls d'una xarxa social que es desenvolupa a l'empresa on treballa l'autor del projecte, permet visualitzar llocs d'interès situats al voltant de l'usuari (fins a una distància de 10 km).This project consists on planning and developing an augmented reality app focused on tourism for iPhone. This app, which is intended to be part of a social network that is being developed by the company where the project's author works, lets the user see the tourist attractions located around him (until 10 km).Este proyecto consiste en la planificación y el desarrollo de una aplicación de realidad aumentada para iPhone con fines turísticos: Radius AR. La aplicación, que pretende ser uno de los módulos de una red social que se desarrolla en la empresa donde trabaja el autor del proyecto, permite visualizar lugares de interés situados alrededor del usuario (hasta una distancia de 10 km)

Quantum Apps: simulació dels algorismes de Shor i Grover en un dispositiu mòbil (iPAD)

[ANGLÈS] A theoretical base on quantum physics, quantum computing and mathematical models is the starting point for the development of the applications collection Quantum Graph Tool. It consists on four applications for the iOS operating system related to quantum computing and graph theory. To be more precise, the two main applications are interactive simulators of Grover’s quantum algorithm (to search in ordered lists) and Shor’s quantum algorithm (to factorize integer numbers). These applications aim to divulge quantum computing using mobile devices (iPad) and, in addition, they are tools to study new computing methods based on quantum mechanics’ properties. With the same objective, besides the applications, cumulative computing is introduced as a new computing method to solve problems in graph theory.[CASTELLÀ] Una base teórica sobre física cuántica, computación cuántica y modelos matemáticos constituye el punto de partida para el desarrollo de la colección de aplicaciones Quantum Graph Tool. Se trata de cuatro aplicaciones para el sistema operativo iOS relacionadas con el mundo de la computación cuántica y la teoría de grafos. En concreto, las dos aplicaciones principales representan simuladores interactivos de los algoritmos de Grove —para búsquedas en listas ordenadas— y de Shor —para la factorización de números enteros. Estas aplicaciones pretenden divulgar la computación cuántica mediante los dispositivos móviles (iPad) y, a su vez, representan herramientas para el estudio de nuevas maneras de computar basadas en las propiedades de la mecánica cuántica. Con la misma finalidad, además de las aplicaciones, se plantea una introducción a la computación acumulativa, la cual pretende ser una nueva manera de computar para resolver problemas de teoría de grafos.[CATALÀ] Una base tèorica sobre física quàntica, computació quàntica i models matemàtics constitueix el punt de partida per al desenvolupament de la col·lecció d’aplicacions Quantum Graph Tool. Es tracta de quatre aplicacions per al sistema operatiu iOS relacionades amb el món de la computació quàntica i la teoria de grafs. Més concretament, les dues aplicacions principals representen simuladors interactius dels algorismes quàntics de Grover —per a cerques en llistes ordenades— i de Shor —per a la factorització de nombres enters. Aquestes aplicacions pretenen divulgar la computació quàntica mitjançant els dispositius mòbils (iPad) i, alhora, representen eines per estudiar noves maneres de computar basades en les propietats de la mecànica quàntica. Amb aquests mateixos objectius, a banda de les aplicacions, es planteja una introducció a la computació acumulativa, la qual pretén ser una nova manera de computar per resoldre problemes de teoria de grafs

qPadLab: The quantum circuit laboratory for iPad

Les aplicacions mòbils cada vegada tenen més presència en tots els àmbits de la societat. Per la seva banda, la computació quàntica, una disciplina que es troba en ple desenvolupament, comença a tenir els primers simuladors i prototips accessibles remotament. L'objectiu d'aquest treball és conceptualitzar, dissenyar i desenvolupar una aplicació nativa per a iPad que sigui una interfície interactiva de disseny de circuits quàntics. Es vol, a més, que de cada circuit se'n mostrin les figures de mèrit habituals i que els circuits dissenyats es puguin exportar en formats compatibles amb els simuladors i les plataformes més utilitzats del mercat. Per assolir aquest objectiu, primer es duu a terme un estudi del mercat actual, tant de plataformes com d'aplicacions existents, i, posteriorment, s'opta per un disseny centrat en l'usuari que permeti identificar els elements necessaris per desenvolupar una eina funcional i atractiva tant per a investigadors actius com per a usuaris que vulguin introduir-se en la computació quàntica.Las aplicaciones móviles cada vez tienen más presencia en todos los ámbitos de la sociedad. Por su parte, la computación cuántica, una disciplina que se encuentra en pleno desarrollo, empieza a tener los primeros simuladores y prototipos accesibles remotamente. El objetivo de este trabajo es conceptualizar, diseñar y desarrollar una aplicación nativa para iPad que sea una interfaz interactiva de diseño de circuitos cuánticos. Se quiere, además, que de cada circuito se muestren las figuras de mérito habituales y que los circuitos diseñados se puedan exportar en formatos compatibles con los simuladores y las plataformas más utilizados del mercado. Para lograr este objetivo, primero se lleva a cabo un estudio del mercado actual, tanto de plataformas como de aplicaciones existentes, y, posteriormente, se opta por un diseño centrado en el usuario que permita identificar los elementos necesarios para desarrollar una herramienta funcional y atractiva tanto para investigadores activos como para usuarios que quieran introducirse en la computación cuántica.Mobile development is constantly increasing its scope accessing to all the areas of the society. In addition, quantum computing - a discipline that is currently being developed - already has its first remote access prototypes and simulators. The main objective of this project is to conceptualize, to design and to develop a native app for iPad that represents an interactive interface for designing quantum circuits. Furthermore, for each designed circuit, its figures of merit should be shown and the user should be able to export such circuits in formats that are compatible with the most used simulators and platforms of the market. In order to achieve this objective, the market will be studied and the app development will be started with a user-centered design, which will help us develop an attractive and useful tool both for active researchers in the field and for beginners that want to be initiated into quantum circuits design

Quantum apps: simulación de algoritmos cuánticos generales

Una base tèorica sobre física quàntica, computació quàntica i models matemàtics constitueix el punt de partida per al desenvolupament de la col·lecció d'aplicacions Quantum Graph Tool. Es tracta de sis aplicacions per al sistema operatiu iOS relacionades amb el món de la computació quàntica i la teoria de grafs. Més concretament, l'aplicació central representa un simulador interactiu de circuits quàntics que es pot utilitzar per estudiar els algorismes quàntics més coneguts. Aquestes aplicacions pretenen divulgar la computació quàntica mitjançant els dispositius mòbils.[ANGLÈS] A theoretical base on quantum physics, quantum computing and quantum cryptography is the starting point for the development of the applications collection Quantum Graph Tool. It consists on six applications for the iOS operating system related to quantum computing, quantum cryptography and graph theory. These applications aim to divulge quantum computing using mobile devices (iPad) and, in addition, they are tools to study new computing methods based on quantum mechanics' properties. With the same objective, besides the applications, cumulative computing is introduced as a new computing method to solve problems in graph theory.[CASTELLÀ] Una base teórica sobre física cuántica, computación cuántica y criptografía cuántica constituye el punto de partida para el desarrollo de la colección de aplicaciones Quantum Graph Tool. Se trata de seis aplicaciones para el sistema operativo iOS relacionadas con el mundo de la computación cuántica, la criptografía cuántica y la teoría de grafos. Estas aplicaciones pretenden divulgar la computación cuántica mediante los dispositivos móviles (iPad) y, a su vez, representan herramientas para el estudio de nuevas maneras de computar basadas en las propiedades de la mecánica cuántica. Con la misma finalidad, además de las aplicaciones, se plantea una introducción a la computación acumulativa, la cual pretende ser una nueva manera de computar para resolver problemas de teoría de grafos.[CATALÀ] Una base tèorica sobre física quàntica, computació quàntica i criptografia quàntica constitueix el punt de partida per al desenvolupament de la col·lecció d'aplicacions Quantum Graph Tool. Es tracta de sis aplicacions per al sistema operatiu iOS relacionades amb el món de la computació quàntica, la criptografia quàntica i la teoria de grafs. Aquestes aplicacions pretenen divulgar la computació quàntica mitjançant els dispositius mòbils (iPad) i, alhora, representen eines per estudiar noves maneres de computar basades en les propietats de la mecànica quàntica. Amb aquests mateixos objectius, a banda de les aplicacions, es planteja una introducció a la computació acumulativa, la qual pretén ser una nova manera de computar per resoldre problemes de teoria de grafs

Quantum Apps: simulació dels algorismes de Shor i Grover en un dispositiu mòbil (iPAD)

[ANGLÈS] A theoretical base on quantum physics, quantum computing and mathematical models is the starting point for the development of the applications collection Quantum Graph Tool. It consists on four applications for the iOS operating system related to quantum computing and graph theory. To be more precise, the two main applications are interactive simulators of Grover’s quantum algorithm (to search in ordered lists) and Shor’s quantum algorithm (to factorize integer numbers). These applications aim to divulge quantum computing using mobile devices (iPad) and, in addition, they are tools to study new computing methods based on quantum mechanics’ properties. With the same objective, besides the applications, cumulative computing is introduced as a new computing method to solve problems in graph theory.[CASTELLÀ] Una base teórica sobre física cuántica, computación cuántica y modelos matemáticos constituye el punto de partida para el desarrollo de la colección de aplicaciones Quantum Graph Tool. Se trata de cuatro aplicaciones para el sistema operativo iOS relacionadas con el mundo de la computación cuántica y la teoría de grafos. En concreto, las dos aplicaciones principales representan simuladores interactivos de los algoritmos de Grove —para búsquedas en listas ordenadas— y de Shor —para la factorización de números enteros. Estas aplicaciones pretenden divulgar la computación cuántica mediante los dispositivos móviles (iPad) y, a su vez, representan herramientas para el estudio de nuevas maneras de computar basadas en las propiedades de la mecánica cuántica. Con la misma finalidad, además de las aplicaciones, se plantea una introducción a la computación acumulativa, la cual pretende ser una nueva manera de computar para resolver problemas de teoría de grafos.[CATALÀ] Una base tèorica sobre física quàntica, computació quàntica i models matemàtics constitueix el punt de partida per al desenvolupament de la col·lecció d’aplicacions Quantum Graph Tool. Es tracta de quatre aplicacions per al sistema operatiu iOS relacionades amb el món de la computació quàntica i la teoria de grafs. Més concretament, les dues aplicacions principals representen simuladors interactius dels algorismes quàntics de Grover —per a cerques en llistes ordenades— i de Shor —per a la factorització de nombres enters. Aquestes aplicacions pretenen divulgar la computació quàntica mitjançant els dispositius mòbils (iPad) i, alhora, representen eines per estudiar noves maneres de computar basades en les propietats de la mecànica quàntica. Amb aquests mateixos objectius, a banda de les aplicacions, es planteja una introducció a la computació acumulativa, la qual pretén ser una nova manera de computar per resoldre problemes de teoria de grafs