Nouvelle frontières pour l'optoélectronique grâce aux milieux artificiels – FORWARD

Les faisceaux de lumière complexe (lumière à moment angulaire orbital non-nul et lumière non-classique) jouent un rôle de plus en plus indispensable en biologie et en photonique mais requièrent des montages volumineux et sophistiqués, limitant considérablement leur potentiel. Mon projet ERC vise à obtenir les mêmes fonctionnalités avec une nouvelle génération de composants optoélectroniques d'épaisseur submicronique dans le proche infrarouge. Cet objectif ambitieux implique de repenser radicalement la façon de créer et de manipuler la lumière complexe et notamment de passer à l'échelle nanométrique. Dans mon projet ERC, ce défi considérable sera abordé en hybridant deux familles de milieux artificiels - les boîtes quantiques colloïdales (BQCs) et les métamatériaux - et en tirant parti de comportements coopératifs classiques et quantiques au sein des hybrides. Dans ces nouveaux dispositifs, qui seront pompés électriquement, les couches actives seront constituées d'un film de BQCs entrelacées avec les inclusions métalliques d'un métamatériau optique.

Chaque démonstrateur sera une première mondiale en termes de fonctionnalités, de miniaturisation et de principe de fonctionnement. En outre, cette initiative peut être considérée comme la première du genre à adopter une approche unifiée et multidisciplinaire des milieux artificiels, ouvrant de nouveaux horizons pour les matériaux composites synthétiques en optique, en électronique et en optoélectronique.

Le but de mon projet Tremplin-ERC est d'acquérir suffisamment de résultats préliminaires pour une nouvelle candidature à l'ERC. Le programme de travail, d'une durée d'un an, vise à renforcer les deux points techniques ayant été jugés faibles lors de l'appel ERC-CoG-2016. Il s'agira :

(i) de montrer que les pertes inhérentes aux métamatériaux métalliques ne constituent pas un handicap dans notre cas précis. Nous remplirons cet objectif en fabriquant des LEDs dont le rendement quantique externe sera à l'état de l'art de la filière BQC.
(ii) d'obtenir une signature expérimentale de comportement collectif (superradiance) au sein d'un film BQC hybridé à un métamatériau. Nous effectuerons pour cela des mesures de correlation de photons.

La méthodologie appliquée sera celle d'un cycle design-fabrication-caractérisation.