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Propriétés optiques linéaires et non-linéaires de nanofils de silicium

Par Vincent Paillard, CEMES, Université Paul Sabatier, France

Mardi 22 Mars, 14h, Salle des séminaires, 3ème étage, Batiment A4

Abstract :

Les nanostructures de silicium présentent des propriétés optiques originales grâce à l’apparition de résonances optiques dans la gamme UV-NIR dépendant de leur taille et
forme. Ces résonances peuvent être utilisées pour augmenter et contrôler l’interaction lumière-matière.  Les  efficacités  de  diffusion,  d’absorption  et  le  champ
électromagnétique local peuvent être amplifiés et ajustés spectralement et spatialement, propriétés  intéressantes  pour  le  photovoltaïque  ou  les  spectroscopies  exaltées.  Les
effets  non-linéaires peuvent  être  amplifiés  par ces  nanostructures,  d’autant  qu’ils sont intrinsèquement  faibles.  Ainsi,  la  génération  de  seconde  harmonique  (SHG), permise dans Si uniquement en cas de rupture de symétrie (surfaces), peut être augmentée par la présence de résonances et un rapport surface-sur-volume élevé dans les nanostructures. Je présenterai les propriétés linéaires et non linéaires de nanofils individuels de silicium obtenus par croissance CVD ou par lithographie électronique sur SOI.
Je montrerai que  les  résonances  de  Mie  sont  fonction  du  diamètre  du  nanofil  et  de  la polarisation  de  la  lumière  incidente,  et  que  ces  modes  peuvent  être  utilisés  pour modifier  la  photoluminescence  de  nanocristaux  de  Si  placés  dans  le  champ  proche  du
nanofil.
Ensuite, je  m’intéresserai  à  la  génération  de  seconde  harmonique  qui est  fortement  augmentée  si  une  résonance  de  Mie correspondant  à  l’excitation  ou  à  l’émission est supportée  par  le  nanofil.  A  l’opposé,  aucune  SHG  n’est  détectée  en  l’absence  de résonance. Je discuterai de l’origine de la SHG par les nanofils de Si et de phénomènes comme la rotation de polarisation non linéaire en fonction de la taille du nanofil.