Elaboration des matériaux à bande interdite photonique
Langue Français
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Auteur : Mafouana, Rodrigue Roland
Date de soutenance : 16-01-2006
Directeur(s) de thèse : Estournes, Claude - Rehspringer, Jean-Luc
Établissement de soutenance : Université Louis Pasteur (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
Discipline : Chimie des matériaux
Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie
Mots-clés libres : cristaux photoniques , opale artificielle , opale inverse , suspension colloïdale , laser DFB
Mots-clés :
- Cristaux photoniques
- Thèses et écrits académiques
- Opales
- Thèses et écrits académiques
- Lasers
- Thèses et écrits académiques
- Colloïdes
- Thèses et écrits académiques
Résumé : Ce travail porte sur la réalisation de matériaux à bandes interdites photoniques (BIP) dans le domaine du visible à base d'opales artificielles.La première phase que nous abordé a été l'élaboration des opales et plus particulièrement la préparation de suspensions colloïdales par la méthode de Stöber. Pour obtenir une auto-organisation des particules de silice de bonne qualité nous avons travaillé à l'affinement de la distribution en taille des particules de silice. Nous avons montré que pour notre dispositif opératoire il est nécessaire que les réactifs soient purifiés et thermostatés à 40°C puis que la réaction soit menée sous agitation moyenne (500 tr.min-1). Les suspensions colloïdales sont stabilisées par extraction des particules et remises en suspension dans l'eau puis par chauffage à 120°C/30min. La structure interne des particules de silice montre une nanoporosité. Les opales ont été élaborées par électrosédimentation et consolidées à 950°C. Les propriétés optiques optimales, réflectivité maximale, ont été obtenues pour un recuit de 4 heures.La deuxième partie de ce travail a porté sur l'utilisation d'opales de silice comme préforme pour infiltrer le réseau poreux et construire des opales inverses plus prometteuses en terme de matériau photonique. Nous avons infiltré les opales précédentes par des matériaux à fort indice (TiO2, ZrO2, Métaux magnétiques, Or) soit par imprégnations successives soit par électro-cristallisation. C est la deuxième méthode qui a donné des résultats les plus satisfaisants.La troisième partie de ce travail concerne la mise au point d'une méthode l'élaboration de cristaux photoniques par dépôt de nappes successives de particules. Des monocouches de bonnes qualités ont été obtenues avec des suspensions colloïdales contenant entre 5,5 et 9 mol.L-1 de silice sous la forme de particules d'environ 300nm et une vitesse d'extraction de 11,5 mm.min-1. Ces méta-cristaux bidimensionnels de symétrie hexagonale montrent une bonne efficacité de diffraction. Par contre la qualité des couches suivantes se dégrade rapidement.La stabilité mécanique et la grande qualité de la structuration des monocouches de billes de silice sur ces substrats a rendu possible leur utilisation pour la nanostructuration 2D de plots métalliques et la réalisation d'un laser à réaction distribuée.
Entrepôt d'origine : 
Identifiant : ecrin-ori-290117
Type de ressource : Thèse
