Jean Luc

Cristaux photoniques et mésostructures ordonnées bidimensionnelles

R. Mafouana, N. Stenger, J.J. Anguilé, A. Elmouakibi, C. Hirlimann, C. Estournes, J.L. Rehspringer.

Les matériaux à « gap photonique » ont un intérêt potentiel dans le domaine de l’optoélectronique et plus particulièrement celui des micro-cavités laser. Nous travaillons à l’élaboration de ce type de matériau suivant trois axes :

  • Affinement des méthodes d’obtention des méta-cristaux afin d’étendre l’ordre tridimensionnel,
  • Construction des métacristaux par un processus itératif de dépôt de couches auto-assemblées.
  • Opale inverse par infiltration de métaux principalement magnétiques et d’oxydes semi-conducteurs à fort indice.

Mesostructure organisée de cristaux photoniques métalliques

R. Mafouana, , J.L. Rehspringer.(GMI) J. Arabski,(GEMME) C. Goyenex, J. Faerber ,C. Hirlimann ( GSI), B. Vigolo (Nancy)

Le travail par nappes successives auto-assemblées permet aussi d’employer cette mesostructure comme masque ou patron à la mésostructuration de particules métalliques. Un dépot par MBE de métal ferromagnétique tels que du nickel, du cobalt ou des alliages fer-platine suivi d’un recuit permet d’obtenir un bicouches métal-silice dont les cristaux métalliques magnétiques sont en position polaire et d’axes de facile aimantation perpendiculaire au plan de la nappe de bille primaire de silice

Structuration de billes en symétrie 5 sur un maillage obtenu par é-lithographie.

N. Stenger, J.L. Rehspringer, (GMI) C. Hirlimann (GSI), O. Crégut, P. Gilliot (GONLO)

Les symétries hexagonales ou cfc obtenues par auto-assemblage naturel de billes de silice présentent une bande photonique très sensible aux défauts. Le gap optique se transforme facilement en stop bande. Afin d’améliorer cela nous travaillons sur l’assemblage dirigé sur un maillage en forme de Penrose, symétrie cinq. Nous nous sommes fondés sur des travaux théoriques évoquant l’ouverture de bande gap optique important pour des mésostructures non compactes de symétrie cinq ou sept, et de faible contraste d’indice. Nous marquons un substrat (verre ou silicium) par lithographie électronique d’un maillage en structure de Penrose et dirigeons l’organisation des billes de silice sur ces objets au relief nanoscopique. La diffraction montre une système de taches de symétrie dix mettant clairement en évidence l’organisation des billes selon le maillage marqué.

Magnetic photonic band gap material

J.L. Rehspringer, R. Mafouana, S. Lecler, J.Y. Bigot, S. Habrakem

Fabricate a metamaterial having a magnetic response near to the visible range by using silica opal as template is a challenge. Classical bulk materials have only magnetic response in static regime or for temporal frequencies smaller than the megahertz. First sub-wavelength meta-structures have been carried out but only in the hyper-frequency domain. We aim to realize those meta material having visible or near IR response using several way :

  • self assembling of metallic core shell silica beads
  • cobalt filled inverse opals.
  • co-self assembling of silica beads and magnetic iron oxide nanoparticles. The possibility to realize a metamaterial with magnetic properties in the visible range would be a result of first importance. Applications to realize negative refractive materials, unidirectional magneto-optic crystal and also for near-field sensor could be expected in a near future.