Kumar, Upkar (2017). Plasmon logic gates designed by modal engineering of 2-dimensional crystalline metal cavities.
Résumé en francais
L'objectif principal de cette thèse est de concevoir, fabriquer et caractériser les dispositifs plasmoniques basés sur les cavités métalliques bidimensionnelles monocristallines
pour le transfert d'information et la réalisation d'opérations logiques. Les fonctionnalités ciblées émergent de l'ingénierie spatiale et spectrale de résonances plasmon d'ordre
supérieur supportées par ces cavités prismatiques. Les nouveaux éléments étudiés
dans cette thèse ouvrent la voie à de nouvelles stratégies de transfert et de traitement de l'information en optique intégrée et miniaturisée. Dans un premier temps, nous
caractérisons la réponse optique des nanoplaquettes d'or ultra-fines et de taille submicronique (400 à 900 nm) par spectroscopie en champ sombre. La dispersion des résonances
plasmoniques d'ordre supérieur de ces cavités est mesurée et comparée avec un bon accord aux simulations obtenues par la méthode des dyades de Green (GDM). En outre, nous
présentons une analyse par décomposition lorentzienne des réponses spectrales de ces nanoprismes déposés sur des minces substrats métalliques. Nous avons, par ailleurs
systématiquement étudié les effets qui pourraient modifier les résonances plasmoniques par microscopie de luminescence non-linéaire, qui s'est avérée un outil efficace pour
observer la densité d'états locale des plasmons de surface (SPLDOS). En particulier, nous montrons que les caractéristiques spectrale et spatiale des résonances plasmoniques
d'ordre supérieur peuvent être modulées par la modification du substrat (diélectrique ou métallique), par l'insertion contrôlée d'un défaut dans la cavité ou par le couplage
électromagnétique, même faible, entre les deux cavités. L'ingénierie rationnelle de la répartition spatiale des résonances confinées 2D a été appliquée à la conception de
dispositifs à transmittance accordable entre deux cavités connectées. Les géométries particulières sont produites par gravure au faisceau d'ions focalisé sur des plaquettes
cristallines d'or. Les dispositifs sont caractérisés par cartographie de luminescence non-linéaire en microscopie confocale et en microscopie de fuites. Cette dernière méthode
offre un moyen unique d'observer la propagation du signal plasmon dans la cavité. Nous démontrons la dépendance en polarisation de la transmission plasmonique dans les
composants à symétrie et géométrie adéquates. Les résultats sont fidèlement reproduits par notre outil de simulation GDM adapté à la configuration de transmission.
Enfin, notre approche est appliquée à la conception et à la fabrication d'une porte logique reconfigurable avec plusieurs entrées et sorties. Nous démontrons que dix des douze
portes logiques possibles à 2 entrées et 1 sortie sont activable sur une même structure en choisissant les trois points d'entrée et de sortie et en ajustant le seuil de
luminescence non-linéaire pour le signal de sortie.
Sous la direction du : | Directeur de thèse |
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Dujardin, Erik | Cuche, Aurélien |
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Ecole doctorale: | Sciences de la matière (SdM) |
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laboratoire/Unité de recherche : | Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011 |
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Mots-clés libres : | Nanoplasmonique - Portes logiques - Nanoparticule d'or - Luminescence non-linéaire |
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Sujets : | Physique |
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Déposé le : | 03 Apr 2018 11:19 |
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