Materiaux a bandes photoniques interdites pour l'optique et les terahertz. Realisation a base de silicium, etude et caracterisation

• Auteur / Autrice : SEBASTIAN ROWSON
• Direction : Jean-Michel Lourtioz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Un materiau a bande interdite photonique ou cristal photonique est une structure ou la periodicite spatiale de la constante dielectrique engendre des plages de frequences permises ou interdites pour la propagation d'ondes electromagnetiques. Tous les domaines de longueur d'onde sont concernes, du visible jusqu'aux ondes centimetriques, avec un eventail d'applications potentielles tout aussi varie. Au cours de cette these, differentes techniques d'elaboration sur silicium ont ete mises au point qui permettent desormais de realiser des structures periodiques a deux ou trois dimensions avec une grande souplesse quant a la taille et a la periodicite des motifs. Les resultats presentes, numeriques et experimentaux, couvrent ainsi pres de trois decades en longueur d'onde en allant du proche infrarouge aux ondes millimetriques. Les cristaux bidimensionnels sont obtenus par photo-electrochimie du silicium. Cette technique du silicium macroporeux donne des gravures profondes avec des facteurs d'aspects superieurs a la centaine et peut etre appliquee depuis le moyen infrarouge jusqu'au proche infrarouge. Cette technique a permis de demontrer une bande interdite photonique complete aux longueurs d'onde des telecommunications (1,5 microns). Au cours de ce travail, des criteres de choix pour les applications futures des cristaux photoniques bidimensionnels ont ete apportes, notamment par la comparaison des deux reseaux, triangulaire et hexagonal. Ces criteres de choix sont generaux et ne se limitent pas au silicium macroporeux. Une technique de fabrication par usinage mecanique est demontree pour obtenir des cristaux tridimensionnels pour les ondes millimetrique. Cette technique a permis d'etudier l'influence des defauts interstitiels volontairement introduits dans les structures et de demontrer la possibilite de controler de l'exterieur les niveaux de transmission de modes de defaut.