Le LCP-A2MC accueille 1 nouveau doctorant
Equipe : Nanomatériaux
Sujet de thèse : Spectroscopie et modélisation optique de matériaux plasmoniques en couches minces constitués de nanocristaux semi-conducteurs hyperdopés insérés dans une matrice diélectrique
Encadrants : Aotmane EN NACIRI (directeur), Yann BATTIE (co-directeur), Hervé RINNERT (co-directeur) et Michel VERGNAT (co-directeur)
Je m’appelle Kevin Dawson ANGO NSA. Mon travail de thèse vise à optimiser des matériaux en couches minces offrant une résonance de plasmon de surface dans le domaine infrarouge sans métaux. L’idée originale est d’utiliser des semi-conducteurs hyperdopés hautement compatibles avec la technologie CMOS : le silicium ou le germanium. La maîtrise précise du dopage permet de contrôler la densité électronique et donc la fréquence de résonance plasmonique. Le verrou scientifique est la difficulté à introduire une forte quantité de dopants actifs dans des nanostructures de silicium en couche mince. L’équipe 104 de l’IJL a levé ce verrou et a récemment démontré que les nanocristaux de silicium hyperdopés, préparés par évaporation sous ultravide, contrôlés en taille et insérés en matrice de silice étaient de très bons candidats pour la plasmonique infrarouge compatible CMOS (Valdenaire et al., 2023, DOI: https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05088). Dans ce travail doctoral, nous produirons des couches minces contenant des nanocristaux de silicium ou de germanium dans une matrice d’oxyde de silicium ou de germanium. La fréquence de résonance dépend du dopage des nanocristaux mais aussi de leur forme et de leur distribution en taille. La modélisation numérique est un outil essentiel pour optimiser la réponse spectroscopique des couches réalisées. L’équipe du LCP-A2MC est spécialisée dans la modélisation de la réponse optique de systèmes complexes tels que les couches minces réalisées dans le cadre de cette thèse.
L’objectif du travail est donc d’élaborer des couches minces et de les caractériser du point de la structure à l’échelle nanométrique et de modéliser leur réponse optique afin d’optimiser leurs propriétés plasmoniques. La croissance des couches ainsi que la caractérisation structurale seront réalisées à l’IJL. La mesure des propriétés optiques par ellipsométrie UV-Visible et Infrarouge ainsi que la modélisation de la réponse optique seront réalisées au LCP-A2MC. Un effort particulier sera consacré à la modélisation des réponses plasmoniques de ces structures en tenant compte de la distribution de nanoparticules.