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Stage (5 ou 6 mois) + Thèse : Photo-détection par redressement optique

Background :

Les nano-antennes optiques ont déjà montré leur capacité à fortement concentrer le champ électromagnétique (exaltation > 106). Ces effets sont d’autant plus marqués que l’épaisseur du diélectrique séparant les deux parties métalliques de l’antenne est petite. Le sujet de ce stage, qui sera suivi d’une thèse, est de concevoir un nouveau type de photo-détecteurs infrarouge combinant les propriétés optiques et électriques d’antennes optiques présentant une épaisseur de diélectrique inférieure au nanomètre.

En réduisant l’épaisseur du diélectrique deux effets antagonistes sont attendus : (1) une augmentation de l’indice effectif du mode et (2) le passage d’un courant par effet tunnel. Il existe des antennes optiques montrant à la fois une très forte exaltation du champ électrique ainsi qu’une forte densité de courant tunnel. Claire Deeb explore actuellement ce contexte dans notre équipe pour réaliser des sources de lumière en exaltant la part inélastique de l’effet tunnel (thèse de Ludivine Emeric) et des photo-détecteurs (ce sujet) basés sur le redressement optique.

Pour ces derniers il s’agit de polariser électriquement l’antenne pour favoriser un sens du courant tunnel généré par les excitations plasmoniques. À la résonance, l’antenne montre ainsi un courant net fonction du flux optique incident. Notons que dans ce système, la conversion optique-électrique ainsi que la longueur d’onde de détection est uniquement déterminée par l’antenne optique. On évite ainsi les problèmes difficiles rencontrés dans les systèmes de photo-détection basés sur des transitions électroniques : gap du semi-conducteur, épitaxie complexe, basse température…

Poste :

Dans ce stage qui bénéficiera des développements technologiques réalisés par Claire et Ludivine, il s’agira de démontrer l’existence d’un photo-courant dans des antennes optiques présentant une épaisseur de diélectrique inférieure au nanomètre. Cette première caractérisation servira de base à la thèse qui suivra.

Profil :

Le stagiaire est en École d’ingénieur et/ou en M2/M1 recherche. Il possède de solides connaissances et un goût prononcé pour l’électromagnétisme, la mécanique quantique et la physique des dispositifs à semi-conducteur. Le candidat a également de bonnes compétences expérimentales.

Lieu :

Le stage se déroulera majoritairement sur le site du CNRS à Marcoussis.

Contacts :

jean-luc.pelouard@lpn.cnrs.fr et claire.deeb@lpn.cnrs.fr