Cristaux photoniques et plasmoniques, couplage à des émetteurs fluorescents

par Hugo Frederich

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Agnès Maître.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur l'étude de cristaux photoniques et plasmoniques auto-organisés ainsi que du couplage de nanocristaux semi-conducteurs photoluminescents aux cristaux plasmoniques. La démarche adoptée consiste en une description des phénomènes observés par le biais de modèles simples permettant de mettre l'accent sur leur interprétation physique. Les structures étudiées sont réalisées à partir d'opales de silice auto-organisées. Il s'agit d'agencements 3D de micro-sphères de silice. Du fait de leur périodicité, ces objets présentent des propriétés optiques particulières et sont appelés "cristaux photoniques". Les outils théoriques permettant de comprendre leurs propriétés sont présentés et utilisés pour interpréter des résultats expérimentaux dont la compréhension n'était jusque là pas entièrement établie. Des "cristaux plasmoniques" sont aussi fabriqués en déposant une couche d'or sur des opales. Ici, ce sont les propriétés des plasmons polaritons de surface - des modes électromagnétiques de surface se propageant à la surface de métaux tels que l'or, l'argent et le cuivre - qui sont modifiées par la périodicité. Ces surfaces d'or aux structures micrométriques ont des propriétés plasmoniques originales et très large-bande. Elles peuvent être réalisées sur des surfaces de dimensions macroscopiques, ce qui présente un intérêt pour des applications telles que le photovoltaïque etc. Enfin, le couplage en champ proche de la photoluminescence de nanocristaux de CdSe/CdS aux cristaux plasmoniques est étudiée. La ré-émission des plasmons en champ lointain par le réseau est mise en évidence et un modèle est proposé pour quantifier le taux d'extraction associé

  • Titre traduit

    Photonic and plasmonic crystals, coupling to fluorescent emitters


  • Résumé

    This PhD thesis is focused on the study of self-assembled photonic and plasmonic crystals and on the coupling of photoluminescent semiconductor nanocrystals to the plasmonic crystals. The approach adopted here is to describe the observed phenomenons with simple models in order to focus on their physical interpretation. The structures studied here are obtained from self-assembled silica opals. These are 3D periodic stackings of silica micro-spheres. Their periodicity confer them particular optical properties and the name "photonic crystal" is then attributed to them. The theoretical tools usefull for their description are presented and used to interpret experimental results which were not fully explained yet. "Plasmonic crystals" are also fabricated by depositing a layer of gold onto opals. In this case, the surface plasmon polaritons (SPP) of the gold surface properties are modified by the periodicity. SPP's are electromagnetic surface modes that propagates on metals such as gold, silver and copper. These gold surfaces with micrometric scale structures show original and very broad-band plasmonic properties. Also, they can be made on large surfaces wich makes them interesting candidates for some applications like photovoltaic etc. Finally, the near-field coupling of CdSe/CdS photoluminescent nanocristals to plasmonic crystals is studied. The grating-induced SPP far-field re-emission is evidenced and a model is proposed to quantify the SPP extraction

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Informations

  • Détails : 1 vol. (144 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 139-144. 97 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2012 505
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