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Kallel, Houssem. Etude des propriétés optiques de nanofils individuels de Si, de Ge, et d'alliages et hétérostructures SiGe pour le contrôle de l'absorption et de la diffusion de la lumière

Kallel, Houssem (2014). Etude des propriétés optiques de nanofils individuels de Si, de Ge, et d'alliages et hétérostructures SiGe pour le contrôle de l'absorption et de la diffusion de la lumière.

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Résumé en francais

Cette thèse porte sur l'étude de la réponse optique de nanofils semiconducteurs individuels afin de déterminer les paramètres clefs contrôlant l'interaction de la lumière avec un nanofil. L'objectif est d'exalter l'absorption pour des applications photovoltaïques ou la diffusion pour le contrôle de l'émission de lumière. Dans un premier temps, des calculs de la réponse optique de nanofils individuels d'alliages Si_{1-x}Ge_{x} effectués dans le cadre de la théorie analytique de Lorenz-Mie, montrent des résonances optiques ajustables dans la gamme du spectre solaire en fonction de la composition x en germanium et du diamètre du nanofil. Ces calculs sont confrontés aux spectres de diffusion élastique obtenus par microscopie optique confocale en champ sombre sur des nanofils isolés de différents diamètres et compositions. Dans un deuxième temps, l'étude théorique de la réponse optique est élargie à des structures complexes de type cœur/gaine Ge/Si et Si/Ge pour optimiser l'efficacité d'absorption par rapport à des nanofils simples, les hétérostructures radiales étant intéressantes dans une cellule solaire à base de nanofils. Enfin, l'optimisation de la diffusion de la lumière et l'exaltation du champ électromagnétique au voisinage du nanofil sont mis en évidence par l'exaltation de la photoluminescence d'un plan de nanocristaux de Si placé dans le champ proche d'un nanofil de Si qui se comporte comme une antenne, par analogie avec les nanostructures plasmoniques. De plus, nous établissons une corrélation entre l'augmentation de l'intensité du champ électrique local induite par la présence du nanofil, calculée par simulations numériques, et l'exaltation de la photoluminescence des nanocristaux.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Paillard, Vincent
Chehaidar, Abdallah
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011
Mots-clés libres :Nanofil d'alliage Si_{1-x}Ge_{x} - Nanofil Si/Ge Ge/Si Cœur/Gaine - Théorie de Lorenz-Mie - Diffusion élastique - Microscopie optique confocale - Diffusion Raman - Exaltation du champ proche - Nanocristaux de Si - Photoluminescence - Méthode de l'approximation des dipôles discrets - Méthode des différences finies dans le domaine temporel
Sujets :Physique
Déposé le :20 Apr 2015 17:11