Enhanced Raman signatures on copper based-materials

par Deniz Cakir

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Eric Anglaret et de Nicole Fréty.

Soutenue le 20-12-2017

à Montpellier , dans le cadre de École Doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015) , en partenariat avec Laboratoire Charles Coulomb / L2C (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Etude de l’exaltation du signal Raman sur des nanomatériaux à base de cuivre


  • Résumé

    Cette thèse s’intéresse à l’exaltation du signal Raman sur des nanomatériaux cuivrés. Des couches minces d’épaisseur de cuivre variable ont été préparées et étudiées avant et après oxydation dans l’air à des températures inférieures à 200°C. Leur microstructure a été caractérisée par microscopies MEB et AFM. L’épaisseur des couches de cuivre et d’oxyde cuivreux a été mesurée localement par ces techniques, et comparée aux résultats d’études spectroscopiques par ellipsométrie et absorption UV-visible. Une modélisation des spectres d’absorption UV-visible, basée sur des calculs d’interférences à partir des équations de Fresnel, permet de déterminer à la fois les épaisseurs des couches et leurs indices de réfraction. L’étude Raman de ces échantillons permet de discuter et de quantifier le phénomène d’exaltation Raman par interférences (IERS). D’autres échantillons nanostructurés à base de cuivre, recouverts de graphène monofeuillet, ont été étudiés. Les variations d’intensité Raman du graphène sont discutées en termes d’IERS. La dernière partie du manuscrit est consacrée à l’étude du signal SERS de molécules déposées sur des substrats commerciaux nanostructurés d’or, et à leur évolution après avoir recouvert ces substrats d’une couche mince de cuivre.


  • Résumé

    This thesis studies the enhanced Raman signatures on copper based materials. Thin copper films were prepared and studied before and after thermal oxidation in air, under 200 °C. Their microstructure has been characterized by SEM and AFM. The thickness of the copper and cuprous oxide films have been characterized locally by those techniques, and by ellipsometry and UV-visible absorption spectroscopic techniques. A modeling of the UV-visible spectra has been performed based on interference calculations using Fresnel equations, allowing the determination of both the thicknesses and the refractive indices of the films. Raman study of these samples allows a quantification of the interference enhanced Raman phenomenon (IERS). Other copper nanostructured samples covered with single layer graphene (SLG) have been studied, and The Raman intensity of SLG discussed in terms of IERS. The last part of the manuscript is dedicated to SERS studies of molecules deposited on nanostructured golden commercial substrates and to the evolution of the Raman the signal after covering these substrates with a thin copper layer.


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