Plasmonique de nanostructures métalliques sur Silicium
(1)
A.Lesuffleur,
(3)
B.Guizal,
(3)
F.Baïda,
(1)
B.Bartenlian,
(1)
P.Beauvillain,
(2)
A.Brun,
(2)
P.Georges,
(1)
P.Gogol,
(3)
D.Van Labeke,.
(1)
IEF, Université Paris-Sud.
(2)
IOTA, Université Paris-Sud.
(3)
FEMTO-ST, Université de Franche Comté.
Dans le contexte de la miniaturisation des systèmes optiques, les nanostructures
métalliques sont particulièrement étudiées car elles présentent des résonances plasmons
localisées pour certaines longueurs d'onde. Le contrôle de leurs dimensions, de leurs formes
et de leur agencement, notamment par lithographie électronique, permet de choisir ces
fréquences de résonances, ouvrant ainsi le champ à de nombreuses applications comme le
guidage d'énergie électromagnétique ou en biologie la détection de molécules spécifiques.
Les résonances plasmons localisées génèrent de forts champs électriques aux interfaces
de ces nanostructures. De nombreuses études ont été menées en spectroscopie optique
linéaire, en optique champ proche ou en Raman. Cependant, peu d'études ont été réalisées en
optique non-linéaire et en particuliers en doublage de fréquence. Cette méthode présente
l'intérêt d'être spécifiquement sensible aux interfaces métalliques avec une dépendance au
champ à la puissance quatre. Ceci lui confère la possibilité de mieux sonder l'exaltation du
champ électrique à la résonance plasmon de la particule et les couplages éventuels entre les
particules.
J'ai donc réalisé à l'IEF des réseaux de nanostructures d'or sur un substrat de silicium
dont les dimensions des particules sont ypiquement de 150*160nm² et d'une épaisseur de
50nm. Le pas du réseau est 360nm*160nm. J'ai ensuite caractérisé ces réseaux par
spectroscopie optique linéaire (550nm-1000nm) et non linéaire (790nm-860nm). Les
nanoparticules sont fortement couplées dans une direction. De plus, un des réseaux contient
10% de lacunes disposées aléatoirement, brisant ainsi la périodicité.
Image MEB d'un réseau de particules sub-longueurs d'onde
Les spectres en réflectivité spectroscopique linéaire ont été réalisés sous différents
angles d'incidence (10°, 20°, 30°, 45° et 60°) en polarisation p et s. Nous pouvons donc
apprécier l'évolution des pics de résonance en fonction de ces paramètres.
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