Miroirs de Bragg et microcavités en silicium poreux : effet de l'oxydation

session orale Ma1 « Composants passifs et Optique intégrée » [Ma1.1]National audienceDes structures verticales que sont des miroirs de Bragg et des microcavités ont été élaborées en silicium poreux et en silice poreuse. La silice poreuse est obtenue en oxydant le silicium poreux. Une étude préliminaire a permis d'étudier l'indice de réfraction des couches en silicium poreux avant et après oxydation, la vitesse de formation de ces couches et l'évolution de la variation de l'épaisseur après oxydation en fonction de la porosité initiale des couches. L'objectif de ce travail est d'anticiper l'évolution de la réponse spectrale de ces dispositifs due à l'oxydation

Propriétés optiques et physiques des couches de nanofils de silicium poreux pour des applications photovoltaïques

National audienceDes nanofils verticaux en silicium poreux présentant une forte densité ont été élaborés sur substrat de silicium en utilisant un procédé électrochimique de gravure. Ces couches ont été observées par MEB et MET ce qui a permis d'en déduire que les nanofils de silicium poreux ont une forme conique. La réflectance de ces couches a été mesurée et est inférieure à 0.1% pour des épaisseurs supérieures à 10 µm. La réflectance de ces couches a été modélisée en utilisant le formalisme des matrices de transfert associé au modèle de Bruggeman et en considérant la forme conique observée de ces nanofils. Les résultats théoriques sont discutés et confirment ceux expérimentaux. La remarquable diminution de la réflectivité des ces couches montrent que les couches de nanofils en silicium poreux ont une forte potentialité comme couche antireflet pouvant être utilisée dans le domaine des cellules solaires

Study of optical absorbance in porous silicon nanowires for solar cell applications

International audiencePorous silicon nanowires (PSiNWs) layers fabrication was reported. Reflectance spectra were measured as a function of the nanowire length and were inferior to 0.1% and a strong photoluminescence (PL) signal was measured from samples. Models based on cone shape of nanowires located in circular and rectangular bases were used to calculate the reflectance using the Transfert Matrix Formalism (TMF) of PSiNWs layer. The modeling of the reflectance permits to explain this value by taking account into the shape of the nanowires and its porosity. Optical absorbance and transmission were also theoretically studied. The absorbance was superior to that obtained with silicon nanowires and the ultimate efficiency was about equal to 25% for normal incidence angle. These results could be applied to the potential application in low-cost and high efficiency PSiNWs based solar cells

Ultra-low reflection porous silicon nanowires for solar cell applications

International audienceHigh density vertically aligned Porous Silicon NanoWires (PSiNWs) were fabricated on silicon substrate using metal assisted chemical etching process. A linear dependency of nanowire length to the etching time was obtained and the change in the growth rate of PSiNWs by increasing etching durations was shown. A typical 2D bright-field TEM image used for volume reconstruction of the sample shows the pores size varying from 10 to 50 nm. Furthermore, reflectivity measurements show that the 35% reflectivity of the starting silicon wafer drops to 0.1%, recorded for more than 10 µm long PSiNWs. Models based on cone shape of nanowires located in a circular and rectangular bases were used to calculate the reflectance employing the Transfert Matrix Formalism (TMF) of the PSiNWs layer. Using TMF, the Bruggeman model was used to calculate the refractive index of PSiNWs layer. The calculated reflectance using circular cone shape fits better the measured reflectance for PSiNWs. The remarkable decrease in optical reflectivity indicates that PSiNWs is a good antireflective layer and have a great potential to be utilized in radial or coaxial p-n heterojunction solar cells that could provide orthogonal photon absorption and enhanced carrier collection

Graded and step index buried optical waveguides fabricated from p-type porous silicon : Processing and measurements

International audienceThe realisation of optical buried waveguides fabricated from porous silicon layers is presented. The refractive index of porous silicon layer varies according to its porosity and its oxidisation process conditions. So either step or graded index waveguides are achieved. These waveguides are formed by a localised anodisation of heavily doped P-type silicon wafers. Measurements at a wavelength of l.ôum yield waveguide losses below 4 dB/cm

Réalisation de structures optiques verticales en verres de chalcogénure pour des applications dans le proche et moyen infrarouge

National audienceDes structures verticales que sont des miroirs de Bragg et des microcavités ont été élaborées en verres de chalcogénure. Une étude préliminaire a permis d'étudier l'indice de réfraction des différentes couches de verres massifs de chalcogénure ainsi que la vitesse de formation de ces couches déposées par PLD. L'objectif de ce travail est de réaliser des microcavités actives en dopant la couche séparatrice par des ions Erbium émettant à 1,53 et à 4,65 µm

Capteur en Optique Intégrée à Base de Verres de Chalcogénures pour la Détection de Polluants dans le Moyen-Infrarouge

National audienceLe Moyen Infra-Rouge (MIR) est la région spectrale comprise entre 3 et 20 µm. Cette gamme de longueurs d’onde est connue pour contenir des transitions vibrationnelles fondamentales caractéristiques d’espèces moléculaires en phase liquide ou gazeuse. De nombreuses substances telles que le toluène, le méthanol, l’éthanol, l’acétone, le glucose, le dioxyde de carbone peuvent être caractérisées par spectroscopie infrarouge grâce à leur signature spectrale d’absorption. Cette technique est ainsi une des plus appropriées parmi les techniques classiques d’analyse pour l’identification et la caractérisation structurelle des espèces moléculaires. Les disponibilités récentes de plateformes optiques présentant de faibles pertes de propagation et de sources émettant dans le MIR, notamment des QCL ont été la clé du développement d’études destinées à la réalisation de capteurs optiques fonctionnant dans la gamme spectrale du MIR. Par ailleurs, les capteurs en optique intégrée sont devenus une excellente alternative pour la détection in situ car ils présentent certains avantages sur les autres types de capteurs, tels que l'intégration des éléments dans un dispositif compact. Ils sont actuellement utilisés dans divers domaines sociétaux tels que la santé, la défense et l’environnement.Il existe différents matériaux transparents dans le MIR (le silicium, le germanium, l’arséniure de galium ou encore les verres de chalcogénures) susceptibles de constituer la plateforme optique de ces capteurs intégrés. Les verres de chalcogénures (ChGs) sont des matériaux semi-conducteurs composés par les éléments du groupe VIa (sélénium (Se), tellure (Te) ou soufre (S)). Ils forment des verres lorsqu’ils sont mélangés à un ou plusieurs autres éléments tels que le galium (Ga), le germanium (Ge), l’antimoine (Sb), le silicium (Si) ou le phosphore (P). Ces verres de ChGs se distinguent par leur transparence étendue dans l’infrarouge: certaines compositions transmettent jusqu’à 20 µm. Typiquement, leur transmission dans le MIR a été caractérisée jusqu’à 12 µm pour les sulfures, à 16 µm pour les séléniures et à 18 µm pour les tellures. Certains travaux ont montré la fabrication et la caractérisation de capteurs optiques dans le proche infra-rouge. Dans cet article, nous proposons de tirer profit de la transparence élevée de ces matériaux dans le MIR pour fabriquer un capteur spectroscopique à onde évanescente fonctionnant dans cette gamme spectrale.

Technologie d'optique intégrée au laboratoire Foton

National audienceCet article résume le panorama de l'état de l'art des technologies d'optique intégrée maitrisées au laboratoire Foton (Systèmes Photoniques) axé sur l'optique intégrée polymère active et passive, les guides en silicium et silice poreuse pour la réalisation de capteurs biologiques, ainsi que les applications des guides en verres spéciaux étudiés en collaboration avec d'autres laboratoires

Technologie d'optique intégrée polymère au laboratoire FOTON

National audienceCet article résume le panorama de l'état de l'art des technologies d'optique intégrée polymère maitrisées au laboratoire Foton (Systèmes Photoniques) et qui sont axées sur des circuits optiques actifs et passifs. Les objectifs sont orientés vers un fort confinement du mode de propagation, la génération d'effets non linéaires, l'hybridation avec d'autres matériaux et la réduction des pertes (couplage et propagation)

Guides optiques infrarouges pour la détection du CO2

session affiches A7 " Instrumentation, Caractérisation et Capteurs " [A7.1]National audienceL'équipe Verres et Céramiques développe des fibres optiques originales qui sont à la base de la réalisation de capteur optique opérant dans l'infrarouge. L'intérêt et le potentiel de ces capteurs ont été démontrés dans des domaines variés, notamment en biologie et en médecine. L'objet de ce travail consiste à exploiter ce savoir faire pour réaliser des guides optiques permettant la détection et le monitoring du CO2. Des premiers résultats ont été obtenus en transmission classique entre deux fibres infrarouges. Ils ont montré qu'il est possible de détecter jusqu'à 0.5% de CO2. L'objectif actuel est d'améliorer la sensibilité de détection au dioxyde de carbone par une augmentation de la surface de contact gaz-fibre, en utilisant des fibres microstructurées. Une autre voie consiste à fabriquer des guides planaires qui nous permettent d'envisager, à terme, la réalisation de micro-composants optiques en verre de chalcogénure avec une robustesse et une compacité accrue