Nouveaux nano émetteurs hybrides multicolores et multifonctionels – ACTIVE-NANOPHOT

Le développement rapide de la Nanophotonique exige le développement et l'intégration des nano sources optiques efficaces qui peuvent activer spécifiquement les fonctions des futures circuits photoniques. Dans ce contexte, les nanosources plasmoniques hybrides se révèlent être une solution prometteuse récente. Le projet MULHYN vise à développer et intégrer une approche originale de nouvelles nanosources hybrides metal/polymères/QDs semi-conducteurs (QD-HYPS) présentant un milieu actif inorganiques (QDs) ayant une distribution spatiale anisotrope dans le voisinage de la structure plasmonique. Les modes et les propriétés optiques de telles nanosources peuvent être sélectivement activés avec l'état de polarisation de la lumière incidente. De plus, une approche d'exposition multiple permettra l'intégration de plusieurs couleurs aux nanolocalisations spécifiques. La fabrication des QD-HYPS est basée sur une methode de photopolymérisation plasmonique controlée/déclenchée par le champ électromagnétique amplifié par la Nanoparticule métallique (MNP) elle-même. Le résultat est une MNP hybride à laquelle est attachée des nanostructures polymère reproduisant la distribution d'intensité du champ proche plasmonique optique excitée. MUHLYN profitera du savoir-faire issu d'un projet d'ANR fructueux (HAPPLE) pendant lequel la photopolymérisation plasmonique utilisant des formulations contenant des émetteurs organiques (molécules) a été validée, ouvrant la porte développement de nouvelles nanosources optique anisotrope intégrée. MULHYIN vise à faire un nouveau pas en avant en développant des nanoémetteurs hybrides qui contiennent des QDs seminconducteurs et dont l'émission visible ou IR est contrôlable (intensité, longueur d'onde, diagramme d'émission, couleur ..). Par ailleurs, leur l'intégration sera effectuée sur deux types de systèmes : LEDs et guides d’ondes. Ce projet de 3 ans est constitué de 5 tâches interdépendantes (WP). WP1 est consacré au développement de système photopolymérisable contenant des QD. WP2 traite de la fabrication et l’optiisation des nanostructures plasmoniques. La fabrication de QD-HYPS de complexité croissante sera mise en œuvre dans le WP3. Un pas en avant dans l'intégration sera fait dans les WP4 et WP5: i) excitation électrique des QD-HYPS pour obtenir une diode électroluminescente hybride intégrée (HLED) ii) intégration des QD-HYPS à des guides d'ondes intégrés simples fonctionnant dans le visible ou IR.
MUHLYN réunit 2 partenaires d'expertise complémentaire : LNIO, Université de Technologie de Troyes (plasmonique, nano-optique, interaction polymérique..) et LUMINEOUS!, Nanyang Technological University (opto-électronique intégrée, fabrication des QD et greffage au polymère, systèmes photoniques,..).
La première année sera dédiée aux QD-HYPS à une ou deux couleurs visibles basés sur la résonance dipolaire de MNP sphériques et ellipsoïdes. L'année 2 aura pour objectif la réalisation de systèmes à 1-ou-2-ou-3 couleurs basés sur des triangles et des systèmes couplés. Pendant l'Année 1 et 2, les QD-HYPS seront intégrés à des guides d’onde diélectriques fonctionnant dans le visible. Des LEDs hybrides nouvelles seront développées par excitation électrique des QD-HYPS basée sur l’utilisation de nanosondes. Des étoiles à 4-ou-6 branches seront utilisées pour le développement de systèmes avancées à 2-ou-3-couleurs pendant l'Année 3.
Pendant la deuxième moitié du projet, des QDs Infrarouge et des QD-HYPSs fonctionnant dans l'IR seront considérés et intégrés à des guides silicium-sur-isolant (SOI) simples (WP5).
Pendant l'année 3, des pixels RBG ultimes à 3 couleurs seront étudiés (WP3) et l'intégration de nanoelectrodes par lithographie éléctronique sera effectuée dans le cadre de WP4. Comme approche ultime de nano électrodes pour WP4, des nanofils métalliques seront utilisés