Thèse soutenue

Fabrication par lithographie déterministe de nanoantennes patch plasmoniques à émetteur unique, et leur caractérisation

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Auteur / Autrice : Amit Raj Dhawan
Direction : Agnès Maître
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 05/02/2016
Etablissement(s) : Paris 6
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des nanosciences de Paris (1997-....)
Jury : Président / Présidente : Jean Hare
Examinateurs / Examinatrices : Laurence Pruvost, Pascale Senellart
Rapporteurs / Rapporteuses : Elizabeth Boer-Duchemin, Joël Bellessa

Résumé

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Les nano-antennes plasmoniques exploitent une propriété remarquable des structures métallo-diélectriques qui permettent de convertir un rayonnement électromagnétique propagatif en une énergie localisée, et réciproquement. Ceci leur confère des propriétés avantageuses pour atteindre une bonne efficacité, aussi bien en tant qu’émetteur qu’en tant que récepteur. En utilisant un émetteur quantique unique comme source pour l’antenne, son émission spontanée peut non seulement être accélérée, mais aussi être rendue plus directive, ce qui permet d’obtenir une source de photons uniques efficace. De plus, les émetteurs uniques constituent un bon outil pour étudier et comprendre l’interaction lumière--matière à l’échelle de l’émetteur individuel. Afin de fabriquer des nanostructures photoniques telles que des antennes plasmoniques de type "patch", nous avons développé trois nouvelles techniques de lithographie avec un positionnement déterministe des émetteurs en leur centre. Deux techniques sont basées sur la lithographie optique in-situ. Nous y utilisons soit un laser supercontinuum, soit un mode de Laguerre-Gauss annulaire produit avec un modulateur spatial de lumière. La troisième technique combine la lithographie optique et la lithographie électronique. Dans ces trois cas, les émetteurs considérés sont des nanocristaux de CdSe/CdS. Nos antennes permettent d’accélérer l’émission de ces boîtes quantiques d’un facteur de Purcell pouvant atteindre 25. L’étude de ces antennes met en évidence la compétition entre la recombinaison mutiexcitonique et l’émission de photons uniques.