'SUJET PRIORITAIRE' : Ingénierie de résonateurs plasmoniques à base de semi-conducteurs fortement dopés pour l'exaltation de l'absorption de molécules dans le moyen infrarouge.

par Franziska Barho

Projet de thèse en Électronique

Sous la direction de Thierry Taliercio et de Fernando Gonzalez-posada.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de I2S - Information, Structures, Systèmes , en partenariat avec IES - Institut d'Electronique et des Systèmes (laboratoire) et de Département Photonique et Ondes (equipe de recherche) depuis le 01-12-2014 .


  • Résumé

    Les biocapteurs sont utilisés pour détecter la présence d'un matériau, constitué par exemple de biomolécules. Ceci a notamment de l'importance dans le domaine médical et pour le contrôle de l'environnement, de l'eau et de la nourriture. Ce sujet de thèse porte sur la réalisation et l'étude des structures à résonateurs plasmoniques en tant qu'élément transducteur d'un biocapteur. Les plasmons de surface, des oscillations collectives du nuage d'électrons, sont engendrés par l'interaction de la lumière avec les électrons délocalisés dans des particules métalliques. Ils se caractérisent par un fort confinement du champ électrique incident. De plus, leur fréquence de résonance dépend fortement de l'indice de réfraction du matériau attenant. Ces propriétés optiques sont exploitées pour la détection des molécules par l'exaltation des raies d'absorption de molécules et en mesurant la variation de l'indice de réfraction introduite par celles-ci. Ce sont ainsi deux méthodes complémentaires de détection qui se combinent sur un même dispositif. Les semiconducteurs fortement dopés sont appropriés pour remplacer les métaux nobles typiquement utilisés dans le domaine de la plasmonique et présentent plusieurs avantages, comme une plus grande flexibilité de la gamme spectrale de fonctionnement visée. Le moyen infrarouge est particulièrement intéressant pour la détection des molécules grâce à la présence des raies d'absorption de nombreuses molécules. Avec l'InAsSb fortement dopé, nous disposons d'un matériau adapté pour créer un biocapteur opérant dans cette gamme spectrale.

  • Titre traduit

    Highly doped semiconductor plasmonic resonators for surface enhanced infrared absorption


  • Résumé

    Biosensors can be used for the detection of materials, for example biomolecules. This is notably important for medical applications and for the control of environment, water and food. This thesis addresses the fabrication and investigation of plasmonic resonator structures as biosensor transducing elements. Surface plasmons, collective oscillation of the electron cloud, arise due to the interaction of light with quasi-free electrons in metallic particles. A strong electric field confinement is one of their characteristics. Furthermore, their resonance frequency depends strongly on the refractive index of adjacent material. This optical properties are used for the detection of molecules by exaltation of their absorption lines and by measuring the refractive index variation induced by the molecules. These are two complementary detection methods that can be combined on one device. Highly doped semiconductors are suitable to replace noble metals typically used in plasmonics and present many advantages, for example a higher flexibility of the spectral range of operation of the sensor. The mid infrared is particularly interesting for molecule detection due to the presence of the absorption lines of many molecules. Using highly doped InAsSb, we dispose of a suited material to build a biosensor for this spectral range.