Modes à constante diélectrique proche de zéro dans des métamatériaux pour l'optoélectronique

par Tuan nghia Le

Projet de thèse en Optique et photonique

Sous la direction de Fabrice Charra.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Service de physique de l'état condensé (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) (laboratoire) , LEPO - Laboratoire d'Electronique et nanoPhotonique Organique (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    L'intérêt de modes électromagnétiques spécifiques (modes 'Epsilon-near-zero') pour l'optoélectronique a été étudié théoriquement et expérimentalement par plusieurs équipes, et en particulier par l'encadrant principal de la thèse, Simon Vassant. Ces modes permettent de confiner la lumière dans une couche d'épaisseur sub-longueur d'onde (donc inférieure à la profondeur de pénétration du rayonnement) et maximisent ainsi l'interaction entre les photons et la matière. Le sujet de thèse porte sur la conception, la réalisation et la caractérisation de matériaux artificiels (métamatériaux) pour réaliser et contrôler ces modes électromagnétiques. Deux approches seront envisagées : - La première repose sur des concepts de détecteur à cascade quantique, en partenariat avec le C2N, l'ONERA, l'Institut d'Optique et le 3-5 Lab (Thalès) dans le cadre d'un projet ANR financé de 2018 à 2022., - La seconde, plus exploratoire, propose d'utiliser des assemblages supra-moléculaires sur du graphène. Cette technique est au cœur de l'expertise du laboratoire. Le doctorant devra modéliser et dimensionner les structures à réaliser (à l'aide de codes numériques déjà développés), puis devra fabriquer et caractériser les échantillons réalisés. Une partie de la fabrication sera réalisée en salle blanche.

  • Titre traduit

    Epsilon-Near-Zero modes in metamaterials for optoelectronics


  • Résumé

    The interest of specific electromagnetic modes (epsilon-near-zero modes) for optoelectronics has been studied theoretically and experimentally by sevral teams, and in particular by the supervisor of this thesis. These modes allow for the confinement of light in a layer of sub-wavelength thickness (less than the penetration depth of the light), and thus maximize the interaction between photon and matter. The subject of PhD deals with the design, realization and characterization of artificial materials (metamaterials) to realize and control these electromagnetic modes. Two approaches will be considered: - The first is based on quantum cascade detector concepts, in partnership with C2N, ONERA, the Institut d'Optique and the 3-5 Lab (Thalès) as part of an ANR project funded from 2018 to 2022. - The second, more exploratory, proposes to use supra-molecular assemblies on graphene. This technique is at the heart of the laboratory's expertise. The doctoral student will have to model the structures to be created (using available numerical codes), then will have to manufacture and characterize the samples made. Part of the manufacturing will be done in clean room.