Microscopie à photoémission d’électrons
La microscopie à photoémission d’électron, outil non intrusif de cartographie optique du champ proche, nous permet d’étudier la physique de l’interaction lumière-matière à petite échelle. Elle ouvre la voie vers la compréhension du champ proche optique d’objets individuels (résonateurs plasmoniques), de surfaces nanostructurées et de films métalliques aléatoires. Les domaines de recherche associés couvrent une large gamme de phénomènes optiques, dont la diffusion exaltée de surface (DRES, surface enhanced Raman spectrometry SERS) afin notamment de réaliser des substrats optimisés pour la spectrométrie Raman améliorée par la surface (SERS). Des travaux plus récents se concentrent sur le régime de champ fort, dans lequel les processus photoélectriques non linéaires du régime champ faible cèdent la place à une physique d’une grande richesse (émission de champ, effet pondéromoteur, structures de surface périodiques induites par laser LIPSS , etc.)
Photoluminescence à deux photons
Un sujet faisant l’objet de débats intenses est l’origine de la luminescence plasmonique des nano-objets. Le groupe a pris part à ce débat en étudiant la luminescence à deux photons (TPL) de résonateurs plasmoniques, notamment des nano-bâtonnets d’or. Ces objets présentent un « effet de double antenne » basé sur deux résonances distinctes, une longitudinale dans le domaine infrarouge, active à la longueur d’onde d’excitation, et une transverse dans le visible, active à la longueur d’onde d’émission à deux photons. Un modèle est en cours d’élaboration pour décrire quantitativement la TPL des nano-bâtonnets d’or en tenant compte des effets de renforcement du champ plasmonique (appelés points chauds) et de la relaxation des électrons chauds. La TPL se révéle être un outil très sensible pour suivre la transformation photoinduite de nano-objets.
Nanophotonique pour l’infrarouge moyen et lointain
Les matériaux supportant une fonction diélectrique proche de zéro (epsilon-near-zero, ENZ) offrent une voie alternative pour atteindre un confinement spatial extrême de la lumière dans des couches d’épaisseur sub-longueur d’onde. En collaborations avec le C2N, Thalès, le laboratoire Charles Fabry et l’ONERA, nous travaillons sur des réalisations expérimentales permettant de tirer parti de ces effets d’exaltation de champ. Des expériences basées sur un écran de Salisbury désaccordé permettent d’extraire la fonction diélectrique de l’alliage InGaAs dans la gamme de fréquences des phonons optiques [33, 50 µm], dévoilant les propriétés ENZ de ce matériau à 36 µm. Nous démontrons expérimentalement un couplage fort entre une couche ENZ et une cavité métal-isolant-métal (MIM) sub-longueur d’onde dont la résonance présente un facteur de qualité amélioré grâce aux propriétés ENZ. La transition d’un couplage faible à un couplage fort entre un puits quantique unique et une cavité MIM à l’aide de mesures de réflectivité dépendantes de la température permet de remonter à des informations sur la description électromagnétique d’une transition inter-sousbande dans un puits quantique unique.
