Génération électrique de plasmons de surface avec des nanoantennes plasmoniques

par Cheng Zhang

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Jean-Jacques Greffet et de Christophe Sauvan.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Ondes et Matière , en partenariat avec Laboratoire Charles Fabry (laboratoire) , Nanophotonique et électromagnétisme (equipe de recherche) et de Institut d'optique Graduate School (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    L'électronique permet de traiter et transporter l'information au moyen de fils conducteurs nanométriques (typiquement 50 nm) ce qui permet de réaliser des circuits extrêmement compacts. L'optique guidée permet également de transporter l'information mais avec des vitesses et des bandes passante très supérieures à celles de l'électronique. La plasmonique permet de combiner ces deux avantages ce qui permet d'envisager de nouvelles applications en nanophotonique. Cependant, il est nécessaire pour cela de disposer de sources de plasmons électriques compactes et efficaces. Le but de ce projet est de réaliser une telle source. Le principe de la source proposée est l'utilisation d'une jonction tunnel métal-isolant-métal. Il est connu depuis 1970 qu'une telle structure émet de la lumière par effet tunnel inélastique. Cependant, ce type de source n'a jamais été utilisé de façon pratique du fait du très faible taux de conversion électron-photon. Le but principal du projet est d'augmenter ce taux d'au moins deux ordres de grandeur au moyen d'une nanoantenne plasmonique. Dans un deuxième temps, une nanosource directionnelle sera réalisée à l'aide de réseaux de nanosources.

  • Titre traduit

    Electrical generation of surface plasmons with plasmonic nanoantennas


  • Résumé

    Electronics advantages for information are the small size of wires (typically 50 nm) while photonics has as a higher speed and larger bandwidth than electrical devices. Plasmonics combines both advantages thus opening up a wide range of applications in nanophotonics. But in order for plasmonic circuitry to become a reality, an integrated, electrical, nanoscale source of surface plasmons is necessary. Such a nanosource is proposed in this project. The basis of the proposed nanosource of surface plasmons is a biased metal insulator metal tunnel junction. Such a structure has been long known to emit radiation, but has been neglected because of its low electron-to-photon conversion efficiency. The main goal of this project is to increase the electron-to-plasmon conversion efficiency by over two orders of magnitude through the use of carefully designed and fabricated plasmonic nanoantennas. Meanwhile, a directional surface plasmon emission nanosource will be performed in the form of 2-D plasmonic nanoantenna junction array.