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Les nanotubes de carbone mono-paroi présentent des propriétés électroniques remarquables, qui ont fait l’objet d’études intensives aussi bien en recherche fondamentale que pour leurs applications en nanoélectronique. Plus récemment, avec le développement d’une meilleure maitrise du matériau d’autres perspectives et champs d’applications se sont ouverts. C’est notamment le cas en optique, en optoélectronique et en photonique où les nanotubes de carbone constituent un matériau de choix.
Plus spécifiquement, les nanotubes de carbone présentent des transitions optiques dont l’énergie varie en fonction de leur diamètre et de leur chiralité et qui se situent généralement dans le proche infrarouge [1, 2] dans le domaine de longueurs d’onde d’intérêt pour le télécom. Cette caractéristique combinée à leurs propriétés électriques exceptionnelles fait que les dispositifs optoélectroniques à base de nanotubes de carbone ont suscité beaucoup d’intérêt [3, 4, 5] ainsi que leur intégration dans une plateforme photonique. En effet, le silicium qui est le matériau à la base des technologies du traitement de l’information, a un gap indirect et l’intégration des nanotubes de carbone permettra d’envisager une multitude d’applications et une avancée décisive pour les futurs circuits photoniques.
Dans ce projet nous comptons tout d’abord contribuer par l’étude des propriétés d’électroluminescence et de photo-courant des dispositifs à nanotubes triés en chiralité [6-14]. Ici, nous nous intéresserons à une réduction drastique de la distribution en chiralité pour étudier ensuite l’influence et les caractéristiques des état excitoniques piégés [15-18]. La compréhension de phénomènes impliqués est primordiale pour réaliser des dispositifs performants à température ambiante (photo-détecteurs, LEDs performantes et sources de photon unique). De plus, dans le cadre d’un projet collaboratif avec le C2N à Saclay et l’Institut d’Optique de Bordeaux, les propriétés optiques non-linéaires des nanotubes de carbone intégrés dans une plateforme photonique seront considérées [19-22].
[1] S. M. Bachilo et al. Science 298, 2361 (2002) ;
[2] O’Connell M. J. et al., Science 297, 593 (2002) ;
[3] Ph.Avouris et al. Nature Photonics 2, 341 (2008) ;
[4] Mueller et al., NatureNanotech. 5, 27 (2010) ;
[5] S.Wang et al. Nano Letter 11, 23 (2011);
[6] Nish, A. et al. Nat. Nanotechnol. 2, 640 (2007) ;
[7] Chen, F. et al. Nano Lett. 7, 3013 (2007) ;
[8] Nish, A. et al. Nanotechnology 19, 095603 (2008) ;
[9] Hwang, J.-Y. et al., J. Am. Chem. Soc. 130, 3543-3553 (2008) ;
[10] Gaufrès E. et al., Appl. Phys. Lett. 96, 231105 (2010) ;
[11] Gao, J. et al. Carbon 49, 333 (2011);
[12] Tange M. et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 4, 6458 (2012)
[13] Sarti F. et al Nano Research 9, 2478 (2016)
[14] Balestrieri M. et al Advanced Functional Materials 1702341 (2017).
[15] X. He et al. Nature Photonics 11 577 (2017)
[16] X. He et al Nature Materials 17 663(2018)
[17]Y. Luo et al. Nano Lett. 19, 9037(2019)
[18] B. J. Gifford et al. Acc.Chem.Res. 53, 1791(2020)
[19] Margulis Vl.A. et al. Physica B 245, 173 (1998)
[20] Arestegui O.S. Optical Materials 66, 281 (2017)
[21] Chu H. et al. Nanophotonics 9(4): 761 (2020),
[22] Song B. et al. ACS Photonics 7, 2896 (2020)