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Thèse de doctorat sur les détecteurs infrarouges à nanocristaux en cavité (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR8023-ANGVAS-003
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : vendredi 19 juin 2020
Nom du responsable scientifique : Angela Vasanelli
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La détection infrarouge est au cœur de plusieurs domaines d'application, de la surveillance environnementale jusqu'à l'imagerie nocturne pour la conduite assistée, la sécurité et la défense. Pour ces applications, l'un des défis technologiques les plus importants est la réalisation de dispositifs compacts, de faible coût et fonctionnant à température ambiante.
D'abord utilisés comme émetteurs pour les écrans, les nanocristaux colloidaux ont récemment été employés comme milieu actif pour les photodétecteurs dans le moyen infrarouge [1], où la technologie est actuellement dominée par les semiconducteurs III-V ou II-VI épitaxiés (InSb, InGaAs, GaAs, HgCdeTe). Toutefois, les détecteurs basés sur les nanocristaux et fonctionnant dans le moyen infrarouge emploient actuellement une architecture assez basique. Dans ce projet nous proposons d'utiliser des résonateurs métalliques pour améliorer les performances des photodétecteurs basés sur les nanocristaux en exaltant l'interaction lumière-matière dans un faible volume effectif. Les résonateurs métalliques permettent en effet un confinement électromagnétique très sub-longueur d'onde. De plus, ils fonctionnent comme des antennes, qui peuvent recueillir les photons d'une surface beaucoup plus grande que le dispositif. Ces deux propriétés ont permis une forte amélioration des performances des photodétecteurs à puits quantiques de semiconducteurs en termes de détectivité et de température de fonctionnement [2].
L'objectif de la thèse sera de concevoir, fabriquer et caractériser des détecteurs plasmoniques à nanocristaux. Le travail de thèse sera réalisé au laboratoire de physique de l'ENS, dans l'équipe Physique quantique et dispositifs, pour la conception et la caractérisation des dispositifs, et à l'INSP, dans l'équipe d'Emmanuel Lhuillier, pour leur fabrication.


Références
[1] C. Livache et al., A colloidal quantum dot infrared photodetector and its use for intraband detection, Nature Comm. 10, 2125 (2019); A. Chu et al., Near Unity Absorption in Nanocrystal Based Short Wave Infrared Photodetectors using Guided Mode Resonators, ACS Photonics (2019)
[2] D. Palaferri et al., Room-temperature nine-µm-wavelength photodetectors and GHz-frequency heterodyne receivers, Nature 556, 85 (2018)

Contexte de travail

Equipe Physique Quantique et Dispositifs, Laboratoire de physique de l'Ecole Normale Supérieure

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