Elaboration des couches micro-nanostructurées de nitrure de titane (TiN) obtenues par le procédé de nitruration de couches sol-gel TiO2

The goal of this thesis is to present a fast and easy method to obtain a micro-nanostructured TiN layer. This process consists on the gas nitridation of a micro-nanostructured layer of TiO2 obtained by the sol-gel process, using a Rapid Thermal Annealing (RTA) furnace. A photosensitive solution is used for the elaboration of thin layers. This solution can be micro-nanostructured by different lithographic techniques, on flat or cylindrical substrates. In a second step, the nitridation of TiO2 layers leading to TiN was implemented using an RTA furnace, showing the interest of this process. A proof of concept of plasmonic properties is also described through the realization of a micro-nanostructured TiN layer obtained by the nanoimprinting method exhibiting a plasmon mode excitation (SPR) in the near infrared region.Ces travaux de thèse ont pour objectif de présenter une méthode rapide et facile à mettre en œuvre pour l’obtention d’une couche de TiN micro-nanostructurée. Ce procédé repose sur la nitruration gazeuse à l’aide d’un four à recuit thermique rapide (Rapid Thermal Annealing, RTA) d’une couche micro-nanostructurée de TiO2 obtenue par la voie sol-gel. A partir d’une formulation sol-gel pouvant conduire à des matériaux photogravables, l’élaboration de couches minces a été étudiée, et plus particulièrement, la micro-nanostructuration de ces couches par différentes techniques lithographiques, sur des substrats plans ou cylindriques. Dans un second temps, la nitruration des couches de TiO2 conduisant à du TiN a été mise en œuvre à l’aide d’un four RTA, montrant tout l’intérêt de ce procédé. Une preuve de concept des propriétés plasmoniques est également décrite à travers la réalisation d’une couche micro-nanostructurée de TiN obtenue par la méthode de nano-impression présentant une excitation d’un mode de plasmons (SPR) dans la région de l’infrarouge proche

Elaboration of micro-nanostructured layers of titanium nitride (TiN) obtained by the process of nitriding sol-gel layers TiO2

Ces travaux de thèse ont pour objectif de présenter une méthode rapide et facile à mettre en œuvre pour l’obtention d’une couche de TiN micro-nanostructurée. Ce procédé repose sur la nitruration gazeuse à l’aide d’un four à recuit thermique rapide (Rapid Thermal Annealing, RTA) d’une couche micro-nanostructurée de TiO2 obtenue par la voie sol-gel. A partir d’une formulation sol-gel pouvant conduire à des matériaux photogravables, l’élaboration de couches minces a été étudiée, et plus particulièrement, la micro-nanostructuration de ces couches par différentes techniques lithographiques, sur des substrats plans ou cylindriques. Dans un second temps, la nitruration des couches de TiO2 conduisant à du TiN a été mise en œuvre à l’aide d’un four RTA, montrant tout l’intérêt de ce procédé. Une preuve de concept des propriétés plasmoniques est également décrite à travers la réalisation d’une couche micro-nanostructurée de TiN obtenue par la méthode de nano-impression présentant une excitation d’un mode de plasmons (SPR) dans la région de l’infrarouge proche.The goal of this thesis is to present a fast and easy method to obtain a micro-nanostructured TiN layer. This process consists on the gas nitridation of a micro-nanostructured layer of TiO2 obtained by the sol-gel process, using a Rapid Thermal Annealing (RTA) furnace. A photosensitive solution is used for the elaboration of thin layers. This solution can be micro-nanostructured by different lithographic techniques, on flat or cylindrical substrates. In a second step, the nitridation of TiO2 layers leading to TiN was implemented using an RTA furnace, showing the interest of this process. A proof of concept of plasmonic properties is also described through the realization of a micro-nanostructured TiN layer obtained by the nanoimprinting method exhibiting a plasmon mode excitation (SPR) in the near infrared region

TECHNOLOGICAL PROCESS FOR THE FABRICATION OF THICK TITANIA FILMS AND DEEP TiO2 SOL-GEL GRATING

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Micro-nanostruction de films minces d’oxyde de titane et de nitrure de titane pour des applications optiques.

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Synthesis of micro-nanostructured TiN thin film from a TiO2 sol–gel

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Micro-nanostruction de films minces d’oxyde de titane et de nitrure de titane pour des applications optiques.

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Synthesis of micro-nanostructured TiN thin film from a TiO2 sol–gel

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Fabrication of a Resonant Waveguide Grating (RWG) with a single-step TiO2 sol-gel technological approach on planar and non-conventional substrate (cylinder)

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Fabrication of a Resonant Waveguide Grating (RWG) with a single-step TiO2 sol-gel technological approach on planar and non-conventional substrate (cylinder)

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Resonant Reflection From Cylindrical Grating-Waveguide Under Holistic Excitation

International audienceThe phenomenon of resonant reflection from a grating-coupled waveguide mode is conceptually, technologically, and experimentally transposed from a planar corrugated waveguide structure under plane wave excitation to a circularly symmetrical waveguide at the inner wall of a tube under cylindrical wave excitation. The mode coupling element is an azimuthally periodic wall corrugation having an integer number of lines parallel to the tube axis. The grating is defined by diffractive coordinate transform of a radial grating phase-mask transverse to the tube axis under axial beam exposure onto a photoresist-coated TiO 2 sol-gel wall-waveguide. The holistic excitation of a waveguide mode is achieved by transforming a broad spectrum, centered axial incident beam into a cylindrical wave by a centered, 90 o apex reflective cone. The expected resonantly reflected cylindrical wave at the mode-coupling wavelength is in turn transformed back into an axial beam by the cone. TE resonant reflection is demonstrated experimentally