Nanoplasmonique tout-semiconducteur pour les émetteurs quantiques infrarouges

par Andrew Haky

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Angela Vasanelli.

Thèses en préparation à l'Université Paris sciences et lettres , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) , en partenariat avec Laboratoire de Physique de l'École normale supérieure (laboratoire) et de École normale supérieure (Paris ; 1985-....) (établissement opérateur d'inscription) depuis le 01-09-2018 .


  • Résumé

    Les semiconducteurs dégénérés peuvent être utilisés à la place des métaux dans le but de réaliser des nanostructures plasmoniques. La fréquence de plasma de telles structures peut être modifiée en changeant le dopage des couches semiconductrices. Comme la densité électronique des semiconducteurs dopés est inférieure à celle des métaux, les valeurs typiques de la fréquence plasma sont dans l'infrarouge moyen et lointain. L'objectif de la thèse est d'utiliser les excitations collectives des électrons confinés dans un semiconducteur fortement dopé, les plasmons bidimensionnels, pour réaliser des dispositifs tout-semiconducteur qui exaltent l'émission spontanée. On utilisera des émetteurs quantiques dans plusieurs systèmes différents: nanocristaux colloïdaux, structures à cascade quantique, graphène,... Plusieurs dégrés de liberté seront exploités pour exalter le couplage au champ électromagnétique: dopage, confinement des électrons, réalisation de nanoantennes.

  • Titre traduit

    All-semiconductor nanoplasmonics for infrared quantum emitters


  • Résumé

    Degenerate semiconductors, instead of metals, may be used to realize plasmonic nanostructures. The plasma frequency of such devices can be engineered by modifying the doping of semiconductor layers. The electronic density for doped semiconductors is lower than that for metals and so the typical values of the plasma frequency are in the mid and far infrared spectral range. The aim of this project is to use collective electronic excitations confined in a highly doped semiconductor, or two-dimensional plasmon, to develop an all-semiconductor plasmonic device which can enhance the radiative decay of mid-infrared quantum emitters in various systems (nanocolloids, quantum cascade structures, graphene,...). Several degrees of freedom will be exploited to enhance the coupling: doping level, electronic confinement, patterning of the doped semiconductor layer, realization of nanoantennas.