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Fiche détaillée Thèses
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (30/06/2009), Agnès Maître (Dir.)
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Couplage de nanocristaux colloïdaux à des structures photoniques, contrôle de l'émission spontanée
Céline Vion1

Nous présentons le couplage de nanocristaux colloïdaux II/VI à un environnement contrôlé dans l'objectif d'améliorer leurs performances aussi bien en tant que sources classiques (directivité, affinement spectral, luminance...) qu'en tant qu'émetteurs individuels de photons uniques.
Nous avons étudié l'effet d'une surface d'or présentant une résonance plasmon sur la luminescence de nanocristaux individuels. Le couplage des nanocristaux à des opales de silice - des cristaux photoniques à trois dimensions composés de billes de silice de quelques centaines de nanomètres de diamètre - a montré une modification importante du diagramme de rayonnement et une inhibition de 10% du temps de recombinaison spontanée en accord avec des calculs théoriques de modification de la densité locale d'états photoniques. Enfin, une étude théorique et une caractérisation optique de cristaux photoniques deux dimensions gravés dans du nitrure de silicium montre la possibilité de réaliser des structures photoniques pour le visible en vue de l'exaltation de la luminescence d'un nanocristal unique.
1 :  INSP - Institut des Nanosciences de Paris
nanocristaux semi-conducteurs II/VI – photons uniques – plasmon – cristaux photoniques – effet Purcell – cavités

Manipulating emission of colloidal nanocrystals by photonic structures, control of spontaneous emission
We present the coupling of II/VI colloidal nanocrystals to a controlled photonic environment with the objective of improving their performances as traditional sources (directivity, spectral refinement, brightness...) as well as single photons emitters. We studied the effect of a gold surface presenting a plasmon resonance on nanocristal luminescence at single scale. The coupling of nanocrystals with silica opals – three dimensional photonic crystals made up of a few hundreds of nanometers diameter silica balls – showed an important experimental modification of the diagram of radiation and an inhibition up to 10% of the spontaneous recombination in agreement with theoretical calculations of the photonic local density of states modifications. Finally, a theoretical study and an optical characterization of two dimensional photonic crystals engraved in silicon nitride films show the possibility of carrying out photonic structures in visible with the objective of exalting single nanocrystal luminescence.
II/VI semiconductor nanocrystals – single photons – plasmon – photonic crystals – Purcell effect – cavities.