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Cristaux photoniques, vers une optique tout intégrée| Réf : E6308 v1
Auteur(s) : Gurvan BRASSE, Patrice CAMY
Date de publication : 10 oct. 2018
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Cet article avait pour objectif de faire un tour d’horizon des principaux procédés d’élaboration de couches minces et de dresser un état de l’art sur la croissance et les applications des couches minces cristallines diélectriques. La technique de croissance par épitaxie en phase liquide, qui a été plus spécifiquement détaillée, est particulièrement bien adaptée à la croissance de couches minces de matériaux destinés à des applications en optique qui requièrent parfois des épaisseurs pouvant atteindre plusieurs centaines de microns.
La démarche expérimentale décrivant le procédé de synthèse des couches minces a été présentée de manière volontairement simple dans un souci de pédagogie, en s’appuyant sur des exemples concrets, tels que la croissance de couches de fluorures ou d’oxydes bien connus. Par ailleurs, les mécanismes à l’origine de cette croissance épitaxiale ont été décrits d’un point de vue thermodynamique, mais aussi du point de vue atomique, à travers la description des phénomènes se produisant à l’interface de croissance. Les principales techniques de mesures utiles pour la caractérisation optique et structurale de ces couches a également été présenté, montrant ainsi les paramètres les plus critiques à l’origine des défauts dans les matériaux produits.
Les domaines d’applications des couches minces, et en particulier des couches minces cristallines diélectriques en optique, sont nombreux : de la recherche fondamentale (métrologie, optique quantique...), aux applications (Lab on chip, microlaser...), en passant par la biophotonique, l’imagerie 3D à haute résolution ou les capteurs optiques de nouvelle génération pour l’environnement. Certaines de ces applications laissent d’ores et déjà entrevoir le rôle majeur, que joueront ces matériaux en couches minces pour le développement de nouveaux dispositifs photoniques compacts, intégrés et encore plus performants. Des amplificateurs laser régénératifs de nouvelle génération, des lasers impulsionnels ultra-rapides très compacts, des dispositifs optiques pour les communications quantiques, de nouvelles générations de scintillateurs très performants ou encore des dispositifs magnéto-optiques originaux sont autant d’exemples de développements concrets possibles avec les couches minces cristallines diélectriques.
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NANOSCIENCES ET NANOTECHNOLOGIES
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(2) - GRIVAS (C.), MAY-SMITH (T.C.), SHEPHERD (D.P.), EASON (R.W.) - * - Opt. Comm., 229, p. 355-361 (2004).
(3) - VAINOS (N.A.), GRIVAS (C.), FOTAKIS (C.), EASON (R.W.), AANDERSON (A.A.), GILL (D.S.), SHEPHERD (D.P.), JELINEK (M.), LANCOK (J.), SONSKY (J.) - * - Appl. Surf. Sci., 127, p. 514-519 (1998).
(4) - BAUSA (L.E.), LIFANTE (G.), DARAN (E.), PERNAS (P.L.) - * - Appl. Phys. Lett., 68(23), p. 3242-3244 (1996).
(5) - BHUTTA (T.), CHARDON (A.M.), SHEPHERD (D.P.), DARAN (E.), SERRANO (C.), MUNOZ-YAGUE (A.) - * - IEEE Jour. Quant. Elec., 37(11), p. 1469-1477 (2001).
(6) - BRINCKER (J.), SCHERRER (G.W.) - Sol-gel...
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Réseau CNRS CRISTECH http://www.cristech.cnrs.fr
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Journées nationales CRISTECH – Croissance cristalline et cristallisation : Action nationale de formation organisée par l’intermédiaire du réseau CNRS CRISTECH
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