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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Elaboration des matériaux à bande interdite photonique

MAFOUANA, Rodrigue Roland (2006) Elaboration des matériaux à bande interdite photonique. Thèses de doctorat, Université Louis Pasteur.

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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.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Mots-clés libres:Cristaux photoniques, opale artificielle, opale inverse, suspension colloïdale, laser DFB
Sujets:CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 500 Sciences de la nature et mathématiques > 540 Chimie, minéralogie, cristallographie > 548 Cristallographie
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences de la nature et mathématiques > 540 Chimie, minéralogie, cristallographie > 548 Cristallographie

UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-3 Chimie, matériaux, plasturgie
UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-20 Physique, chimie, matériaux
Code ID:1121
Déposé le :30 Août 2006

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