Institut des
NanoSciences de Paris
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Soutenance de thèse de Fu Feng - Lundi 19 septembre 2016 à 14 h

INSP - UPMC - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Barre 22-23, 3e étage, salle 317

Fu Feng, doctorant dans l’équipe Nanostructures et optique

Couplage entre le mode Tamm optique et les nanocrystaux fluorecents ; la détermination de la nature et l’orientation d’un nanoplaquette individuel

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En haut : La relation dispersion d’émission des différentes portions de la structure Tamm 0D ; En bas:La polarisation d’émission et le diagramme de rayonnement d’un nanoplaquette individuel déposé sur un substrat d’or.

Résumé

Ce travail de thèse porte sur le couplage d’émetteurs fluorescents (en l’occurrence des nanostructures semi-conductrices colloïdales) à leur environnement optique. Il se décompose en deux parties : dans la première, des structures photoniques (modes de Tamm optiques) sont caractérisées par le biais de la fluorescence de nanocristaux insérés dans ces structures. Dans la seconde, des nanoplaquettes individuelles de CdSe/CdS sont caractérisées par des études de microphotoluminescence sur différents types de substrats. Dans ces deux études, la mesure du diagramme de rayonnement par imagerie dans le plan de Fourier joue un rôle important, et son principe sera présenté en détail.

Le mode optique de Tamm est un mode électromagnétique confiné entre un miroir de Bragg et une couche métallique. Nous avons couplé une couche de nanocristaux de CdSe/CdS avec des modes de Tamm optiques 2D et 0D. Le confinement latéral dans le cas du mode 0D est mis en évidence. Nous avons étudié la relation de dispersion de l’émission issue de différentes portions du disque et comparé ces résultats avec les simulations numériques. Enfin, en excitant différentes position sur le disque, nous avons montré que la direction d’émission dépend fortement de la position de la source au sein de la structure.

D’autre part, nous avons mis en place une méthode fine pour déterminer la nature dipolaire (dipôle 1D ou 2D) et l’orientation d ?un nano-émetteur individuel. L’idée principale est de mesurer à la fois, pour un seul émetteur, le diagramme de rayonnement et la polarisation d’émission. En choisissant un substrat adapté (de l’or ou du verre), ces mesures donnent des résultats théoriques très différents selon la nature et l’orientation du dipôle. Nous avons ensuite appliqué cette méthode sur les émetteurs nanoplaquettes de CdSe/CdS (dimensions 20x20x2 nm). Un accord parfait entre les mesures et les calculs analytiques nous confirme que l’émission d’une plaquette carrée peut être décrite par un dipôle 2D orienté dans le plan de la plaquette. Nous avons ensuite étudié l’émission d’une plaquette rectangulaire et montré une asymétrie dans le dipôle émetteur. Cette étude montre le rôle de la forme de la plaquette sur son dipôle d’émission, qui pourrait être expliqué par un effet d’antenne diélectrique.

Composition du jury

Anna Rodina (Rapportrice)
Joel Bellessa (Rapporteur)
Benoit Dubertret (Examinateur)
Jean-Pierre Hermier (Examinateur)
Nicolas Treps (Examinateur)
Agnès Maitre (Membre invitée)
Laurent Coolen (Directeur de thèse)