Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Nanoparticules de Si dopées pour la plasmonique

Nous développons à l’heure actuelle de nouvelles approches de synthèse pour un dopage efficace de ces SiNPs mettant en jeu des systèmes modèles (un réseau 2D de Si NPs dopées P) et des conditions hors d’équilibre (fusion des NPs par recuits laser).

Plusieurs voies pour la synthèse des SiNPs et leur dopage sont à l’étude comme implantation ionique ou la gravure par lithographie électronique de substrats SOI dopés. La cartographie des dopants dans les nanostructures est effectuée par STEM-EDS. De plus, une technique tout optique basée sur la génération de la résonance plasmon de surface dans des SiNPs dopés est utilisée comme outil de mesure de la concentration de dopants actifs. Enfin les propriétés plasmoniques des SiNPs dopées sont modélisées en utilisant la méthode Dyadique de Green. 

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Cartographie 2D de l’efficacité d’extinction pour un cuboïde en Si fortement dopé de taille 100x100x50 nm3 reposant sur un substrat de silice. La concentration de dopants varie entre 1 et 3x1021 cm-3. La ligne pointillée représente l’évolution de la LSPR en fonction de la concentration de dopants. 

Theory of plasmonic properties of hyper-doped silicon nanostructures, C Majorel, V Paillard, A Patoux, PR Wiecha, A Cuche, A Arbouet, C. Bonafos and C. Girard, Optics Communications 453, 124336 (2019). 

Financement : ce travail est financé par l’ANR DONNA ("Doping at the Nanoscale", 2018-2020, CEMES coord.) et par un projet bilatéral franco-italien (PICS 08284, 2019-2021,CEMES coord).