Nanosources optiques excitées par courant tunnel inélastique
Optical nanosources excited by inelastic tunneling current
Résumé
In this thesis, plasmonic and excitonic nanosources of light, two different types of nanosources excited by tunneling current, are presented.The first part of this thesis concerns the 2D semiconductors known as transition metal dichalcogenides (TMDs). Their optical and electronic properties could lead to new opportunities for applications. Here, we demonstrate a new method to electrically excite excitons in a TMD monolayer (MoSe2 and WS2) using a scanning tunneling microscope (STM), and thus we study the electroluminescence, the excitation mechanism and the different excitons in these materials. In the second part of this thesis, we study the excitation of propagating surface plasmons using inelastic tunneling current. Propagating surface plasmons are used in a variety of applications, from biosensors to photovoltaics. They could also be used in plasmonic circuits, which could replace electronic circuits in order to obtain a gain in bandwidth. Thus, for such an application, there is a need for an electrically excited nanosource of plasmons.In our experiments, nanoantennas are used to induce a resonance in the plasmon spectrum and increase the propagating surface plasmon excitation efficiency. We first used an STM to excite surface plasmons on a gold film with nanoantennas to understand the impact of the presence of the antenna on the surface plasmon emission. Then we used an integrated tunneling junction between a gold nanocube and a gold film as a nanosource of propagating surface plasmons.
Dans cette thèse, deux types de nanosources de lumière différentes excitées par courant tunnel sont présentées : l'émission de lumière grâce aux plasmons et aux excitons.La première partie de cette thèse concerne des semiconducteurs 2D : les dichalcogénures de métaux de transition (TMD). Leurs propriétés optiques et électroniques ouvrent de nouvelles opportunités d'applications, par exemple dans le domaine du photovoltaïque. Ici, nous présentons une nouvelle méthode pour exciter électriquement des excitons dans une monocouche de TMD (MoSe2 et WS2) en utilisant un microscope à effet tunnel (STM), et étudions donc l'électroluminescence, le mécanisme d'excitation et les propriétés des excitons ainsi créés dans ces matériaux. Dans une seconde partie, nous étudions l'excitation de plasmons de surface propagatifs par le courant tunnel inélastique. Les plasmons de surface propagatifs sont utilisés dans des applications variées, qui peuvent aller des détecteurs biologiques au domaine du photovoltaïque. Ils peuvent également être utilisés pour alimenter des circuits plasmoniques, qui pourraient être utilisés pour remplacer des circuits électroniques afin de gagner en bande passante. Pour cette application, il y a donc besoin d'avoir une nanosource de plasmons propagatifs excitée électriquement. Dans nos expériences, des nanoantennes sont utilisées pour créer une résonance dans le spectre des plasmons, et augmenter l'efficacité d'excitation des plasmons de surface propagatifs. Nous avons tout d'abord utilisé un STM pour exciter des plasmons de surface sur un film d'or avec des nanoantennes afin de comprendre l'impact de la présence d'une nanoantenne sur l'émission des plasmons de surface. Nous avons ensuite utilisé une jonction tunnel intégrée entre un nanocube d'or et un film d'or pour exciter des plasmons de surface propagatifs.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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