Spectroscopies et Nanomatériaux

Responsable(s) d'équipe :

Bruno MASENELLI

L’Équipe « Spectroscopies et Nanomatériaux » a pour vocation le développement et l’étude de nanomatériaux semiconducteurs novateurs à vocation optique en accord avec la stratégie scientifique de l’INL.

L’Équipe « Spectroscopies et Nanomatériaux » a pour vocation le développement et l’étude de nanomatériaux semiconducteurs novateurs à vocation optique en accord avec la stratégie scientifique de l’INL. Les missions scientifiques de l’équipe sont doubles et visent à :
– contrôler et optimiser l’émission de photons à partir d’émetteurs nanométriques individuels ou en assemblée, à base de semiconducteurs
– exploiter l’ingénierie de défauts, impuretés et charges dans les nanostructures semiconductrices.

En termes d’enjeux sociétaux, les activités de l’équipe concernent tant les technologies de l’information et de la communication (TIC) que les matériaux pour l’énergie et l’environnement ou que la santé.
4 objectifs scientifiques sont poursuivis :
1. L’intégration monolithique de nano-émetteurs télécom sur silicium et leur couplage à l’environnement électromagnétique. L’ambition est de disposer de nano-émetteurs directement intégrés sur plateforme Silicium, dont l’émission aux longueurs d’onde télécom soit contrôlable en intensité (régime de photon unique), en polarisation et en diagramme angulaire.
2. La plasmonique IR à base de nanostructures d’oxydes semiconducteurs dégénérés. L’objectif est de disposer de plasmons accordables dans le moyen infra-rouge MIR. Le verrou majeur est le contrôle de fort taux de dopage dans les nano-objets. Ce dopage est rendu critique par la réduction de taille de ces objets.
3. La solotronique à base de SiC. L’enjeu consiste à générer (par implantation ou irradiation) des défauts atomiques sélectionnés agissant comme centres colorés et donc émetteurs atomiques ultra-brillants. Ces défauts présentant un temps de cohérence magnétique de spin long, ils se présentent également comme de sérieux rivaux au centre NV du diamant pour réaliser des qubit à l’état solide.
4. Le développement de nanosondes à base de carbone pour l’imagerie biologique et la théranostique. La stratégie consiste à développer des nanostructures (substrats nanostructurés et nanoparticules) multifonctionnelles, dont on peut exploiter aussi bien les signaux optiques que électro-optiques ou encore photo-acoustiques pour avoir une solution de théranostique polyvalente et bas coût.

 

Mots-clés : Spectroscopie électro-optique, boîtes quantiques uniques, couches nanoporeuses, anodisation électrochimique, nanoparticules, nanocaractérisation, spectroscopie de défaut, PL, PR, DLTS, spectroscopie d’admittance, TEM, RBS, FTIR, AFM (SCM, TUNA, EFM, KPFM).


Moyens techniques

L’équipe « Spectroscopie et Nanomatériaux » se distingue par sa capacité à étudier optiquement des nano-objets sur une grande gamme de longueurs d’onde, allant de l’UV à l’IR en passant par le visible. Ces études peuvent être réalisées depuis la température ambiante jusqu’à la température de l’Hélium liquide (4 K) et aussi bien sur des assemblées de nano-objets (nanoparticules ou nanofils) que sur un nanoobjet individuel. En outre, l’équipe a la capacité de sonder des nanomatériaux tant solides que liquides (colloïdes). Enfin, nous disposons aussi de la capacité à étudier la dynamique de luminescence de nanoobjets (mesures de déclin de luminescence). Par ses équipements, l’équipe est placée au meilleur niveau international de spectroscopie optique.

Faits Marquants

Détermination des énergies liées au couplage spin-orbite et au champ cristallin dans l’InP en phase wurtzite

Etude des mécanismes de déstabilisation de SnO2 sous pression

Nano-sapins plasmoniques de ZnO dopé au Ga