Les nanocristaux de silicium : synthèse et applications

Ce travail s’inscrit dans la thématique des nanosciences et concerne la synthèse et les propriétés de photoluminescence (PL) du silicium nanocristallin. Cette PL est due aux phénomènes de confinement qui apparaissent lorsqu’on réduit suffisamment la taille de cristal. Cette propriété est recherchée pour de nombreuses applications: traceurs fluorescents, optoélectronique, photovoltaique, etc… Cependant la synthèse de nanocristaux de silicium est très difficile par voie chimique et la mise au point de méthodes capables d’en produire est un enjeu important. Au laboratoire, nous utilisons la pyrolyse laser qui est très efficace pour produire des nanopoudres de silicum à partir du silane. Le défi était d’arriver à produire des grains de très petite taille (inférieure à 10 nm) tout en conservant des quantités notables. Ainsi, pour la première fois au CEA, des grains de silicium d’une taille entre 4 et 8 nm ont été produits en quantité pondérable. Les efforts sur la maîtrise de la synthèse des nanocristaux continuent, et passent en particulier par la mise au point du dispositif SONATE. Ainsi, nous avons pu mettre en place la mesure de masse des particules in situ, par temps de vol, ce qui permet d’une part d’optimiser la synthèse, d’autre part d’effectuer des dépôts sur substrat de particules de taille contrôlée. Ce travail s’intègre, entre autres, dans un projet national français, dont le but est de mettre au point des amplificateurs sur le principe de fibres optiques co-dopées avec des nanocristaux de silicium et des ions erbium. Le but final est d’améliorer l’amplification des fibres en profitant du transfert d’énergie des particules de Si vers les ions erbium.