Thèse soutenue

Emission de nanocristaux semi-conducteurs dans une antenne patch plasmonique

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Auteur / Autrice : Cherif Belacel
Direction : Agnès MaîtrePascale Senellart
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de la particule à la matière condensée
Date : Soutenance en 2013
Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Nous démontrons expérimentalement le contrôle du taux d’émission spontanée ainsi que le diagramme de rayonnement de nanoémetteurs positionnés de façon déterministe dans une antenne patch plasmonique proposée par l’équipe de J. J. Greffet de l’Institut d’Optique. Les nanoémetteurs utilisés sont des nanocristaux colloïdaux en CdSe/CdS émettant dans la gamme de longueur d’onde du visible à température ambiante. L’antenne patch est composée d’un disque d’or fin placé à 30 nm au dessus d’une surface d’or épaisse. Cette structure permet de confiner très fortement le champ électromagnétique dans les trois directions de l’espace. En plaçant un émetteur au centre de l’antenne, l’émission peut être accélérée d’un facteur atteignant 180 pour un disque de 160nm diamètre par effet Purcell. Afin de réaliser ces antennes, nous utilisons la méthode de lithographie in-situ développée par l’équipe de P. Senellart au LPN. Cette méthode consiste à d’abord repérer un émetteur par photoluminescence avec une précision de l’ordre de 25nm, puis, dessiner la structure photonique ou plasmonique au tour de l’émetteur grâce à un laser. Nous montrons que l’émission des nanocristaux se fait sur l’ensemble de la surface des antennes patchs avec un diagramme de rayonnement vertical et très directif. Une forte accélération du taux d’émission spontanée est observée et dépend du diamètre de l’antenne. En considérons la structure du double dipôle des nanocristaux, le facteur de Purcell atteint 80 pour un dipôle vertical au disque d’or. Par ailleurs, nous avons développé une méthode de lithographie permettant de réaliser des antennes patchs plasmoniques couplés à des émetteurs individuels par gravure laser directe.