BAUDET Emeline

L'objectif de cette étude est de démontrer la réussite de la fonctionnalisation de la surface d'un guide d'ondes infrarouge en chalcogénure dans le but ultime de développer un dispositif de microcapteur infrarouge. Tout d'abord, un revêtement de polyisobutylène a été sélectionné en testant sa compatibilité physico-chimique avec une surface de séléniure de Ge-Sb-Se. Afin de simuler le capteur infrarouge de la plate-forme de chalcogénure, la détection du benzène, du toluène et des ortho-, méta- et para-xylènes a été réalisée de manière efficace en utilisant une couche de polyisobutylène appliquée par centrifugation sur des films de séléniure de 1 et 2,5 mu de composition Ge28Sb12Se60 déposés sur un prisme de séléniure de zinc utilisé pour la spectroscopie de réflexion totale atténuée. L'épaisseur du revêtement polymère a été optimisée par spectroscopie de réflexion totale atténuée pour obtenir l'atténuation la plus élevée possible de l'absorption d'eau tout en maintenant le taux de diffusion du polluant à travers le film polymère compatible avec l'analyse in situ visée. Ensuite, l'eau naturelle, c'est-à-dire les eaux souterraines, les eaux usées et l'eau de mer, a été échantillonnée pour une mesure de détection au moyen de la spectroscopie de réflexion totale atténuée. Cette étude est une contribution précieuse concernant la fonctionnalisation par un polymère hydrophobe compatible avec un capteur optique de chalcogénure conçu pour fonctionner dans la gamme spectrale de l'infrarouge moyen afin de détecter in situ des molécules organiques dans l'eau naturelle.

Pas de résumé disponible.

Malgré le regain d'intérêt pour les verres de chalcogénures dopés aux terres rares, principalement pour les applications dans l'infrarouge moyen, peu d'études complètes ont jusqu'à présent présenté la photoluminescence de films de chalcogénures amorphes du visible à l'infrarouge moyen. Ce travail rapporte la fabrication de films minces de sulfure quaternaire luminescent par pulvérisation radiofréquence et dépôt par laser pulsé, et la caractérisation de leur composition chimique, de leur morphologie, de leur structure, de leur indice de réfraction et de leur photoluminescence Er. L'étude des durées de vie des niveaux d'ErI permet de développer des paramètres de dépôt appropriés. La dépendance de la composition, des propriétés structurelles et spectroscopiques par rapport aux paramètres de dépôt fournit un moyen de personnaliser les propriétés des films minces dopés aux ER. La rugosité de surface est très faible pour les deux méthodes de dépôt, assurant des pertes optiques de propagation raisonnables. Les effets du recuit sur la spectroscopie et la durée de vie des films de sulfure ont été évalués. La PLD semble cohérente du point de vue de la composition et largement indépendante des conditions de dépôt, mais la pulvérisation magnétron à radiofréquence semble être plus polyvalente, car on peut adapter les propriétés du film en manipulant les paramètres de dépôt. La luminescence via des microstructures de guidage d'ondes en chalcogénure dopé aux terres rares pourrait trouver des applications faciles à utiliser dans le domaine des télécommunications ou des capteurs optiques sur puce pour lesquels des sources luminescentes ou des amplificateurs fonctionnant à différentes longueurs d'onde sont nécessaires.

Pas de résumé disponible.

Des films minces amorphes Ge-Sb-Se ont été fabriqués par une technique de co-pulvérisation rf-magnétron en utilisant les cathodes suivantes : GeSe2, Sb2Se3, et Ge28Sb12Se60. L'influence de la composition, déterminée par spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie, sur les propriétés optiques a été étudiée. Les propriétés optiques ont été analysées par ellipsométrie spectroscopique à angle variable et par spectrophotométrie UV-Vis-NIR. Les résultats montrent que la plage de bande interdite optique de 1,35-2,08 eV avec un indice de réfraction correspondant allant de 3,33 à 2,36 peut être couverte de manière fiable. En outre, les propriétés morphologiques et topographiques des films pulvérisés de séléniure étudiées par microscopie électronique à balayage et microscopie à force atomique ont montré une bonne qualité des films fabriqués. En outre, la structure des films a été contrôlée par spectroscopie de diffusion Raman. Enfin, les changements irréversibles photo-induits par le biais de la modification de l'énergie de la bande interdite optique et de l'indice de réfraction des films co-frittés ont été étudiés, révélant l'effet de photoblanchiment dans les films riches en Ge lorsqu'ils sont irradiés par une lumière proche de la bande interdite sous atmosphère d'Ar. L'effet de photoblanchiment tend à diminuer avec l'augmentation de la teneur en antimoine.

Le dépôt par laser pulsé a été utilisé pour préparer des films minces amorphes à partir du système (GeSe2)(100-x)(Sb2Se3)(x) (x=0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 et 60). Parmi une grande variété de systèmes de chalcogénures vitreux, le système Ge-Sb-Se, en particulier sous forme de films minces, a déjà prouvé qu'il offrait un grand potentiel pour les dispositifs photoniques tels que les capteurs chimiques. Ce système possède une grande région de formation de verre qui donne la possibilité d'ajuster la composition chimique des verres en fonction des caractéristiques physiques requises. La composition chimique des films minces fabriqués a été analysée par spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) et comparée aux données de la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS). Les résultats des deux techniques concordent bien : une petite déficience en élément chalcogène et un excès d'antimoine ont été trouvés. La structure des films minces tels que déposés a été étudiée par XPS. La présence des deux principales unités structurelles, [GeSe4] et [SbSe3] proposée par l'analyse des données de la spectroscopie de diffusion Raman, a été confirmée par XPS. De plus, l'analyse des spectres de niveau du noyau par XPS a révélé la présence de liaisons M-M (M=Ge, Sb) dans les entités (Ge,Sb)-Ge-(Se)(3) et (Ge,Sb)-Sb-(Se)(2) qui pourraient correspondre à des tétraèdres à base de Ge et à des pyramides à base de Sb dont l'un des atomes de Se aux coins est remplacé par un atome de Ge ou de Sb. Le contenu des liaisons M-M représentées tend à augmenter avec l'introduction de l'antimoine dans le réseau amorphe des films minces tels que déposés, de x=0 à x=40, puis il diminue. L'analyse XPS des films minces tels que déposés montre également la présence des entités (Ge,Sb)-Se-(Ge,Sb) et Se-Se-(Ge,Sb).

Pas de résumé disponible.

Un amplificateur compact basé sur un microdisque dopé au chalcogénure Pr3+ couplé à deux guides d'ondes à crête est conçu et affiné au moyen d'un code informatique maison. Le gain G ≈ 7,9 dB est simulé pour une concentration en Pr3+ de 10 000 ppm, une puissance de signal d'entrée de -30 dBm à la longueur d'onde de 4,7 μm et une puissance de pompe d'entrée de 50 mW à la longueur d'onde de 1,55 μm. Dans le comportement du laser, c'est-à-dire sans signal d'entrée, l'efficacité de pente maximale S = 8,1 × 10-4 est obtenue pour une puissance de pompe d'entrée de 2 mW. Cette valeur est environ six fois supérieure à celle simulée pour un microdisque optimisé dopé à l'erbium. © 2017 Optical Society of America.

Des films minces amorphes d'AsxTe100-x ont été fabriqués par une technique de dépôt par laser pulsé dans le but de trouver des couches photostables dans l'état déposé mais de préférence dans l'état relaxé (recuit). La photostabilité a été étudiée en termes de stabilité de l'indice de réfraction et de la bande interdite des films sous irradiation lumineuse proche de la bande interdite. Les couches d'As40Te60 et d'As50Te50 se sont avérées photostables aussi bien dans l'état déposé que dans l'état relaxé. De plus, les couches d'As50Te50 présentent la plus faible rugosité de surface. Ces caractéristiques rendent les couches minces d'As50Te50 déposées par laser pulsé prometteuses pour des applications en optique non linéaire. (C) 2017 Optical Society of America.

Nous présentons une technique expérimentale fiable et originale basée sur l'analyse de l'auto-piégeage du faisceau pour mesurer les non-linéarités optiques ultrarapides dans les guides d'ondes planaires. La technique est appliquée à la caractérisation de films de chalcogénures Ge-Sb-Se qui permettent l'autofocalisation induite par Kerr et la formation de solitons. Les constantes optiques linéaires et non linéaires de trois guides d'ondes chalcogénures différents sont étudiées à 1200 et 1550 nm en régime femtoseconde. La perte de propagation du guide d'ondes et les coefficients d'absorption de deux photons sont déterminés par analyse de transmission. Les résultats de l'élargissement et du rétrécissement du faisceau sont comparés aux simulations de l'équation de Schrödinger non linéaire résolue par la méthode BPM pour déduire les coefficients Kerr n2. Les non-linéarités optiques Kerr obtenues par notre technique originale se comparent favorablement aux valeurs obtenues par la technique Z-scan. L'indice de réfraction non linéaire aussi élevé que (69±11)×10-18m2∕W est mesuré dans Ge12.5Sb25Se62.5 à 1200 nm avec une faible absorption non linéaire et de faibles pertes de propagation, ce qui révèle les grandes caractéristiques de nos guides d'ondes pour la commutation ultra-rapide tout optique et les dispositifs photoniques intégrés. 2017 Elsevier B.V.

Pas de résumé disponible.

L'ionisation par désorption laser au moyen d'un spectromètre de masse à temps de vol équipé d'un piège à ions quadripolaire a été utilisée pour étudier les matériaux chalcogénures massifs As(2)Ch(3) (Ch = S, Se et Te). L'objectif principal de l'étude est l'identification des espèces présentes dans le plasma provenant de l'interaction des impulsions laser avec le matériau à l'état solide. Les clusters générés en mode ion positif et négatif sont identifiés comme 10 espèces unaires (S (p) (+/-) et As (m) (+/-) ) et 34 espèces binaires (As (m) S (p) (+/-) ) pour le verre As2S3, 2 espèces unaires (Se (q) (+/-) ) et 26 binaires (As (m) Se (q) (+/-) ) pour le verre As2Se3, 7 espèces unaires (Te (r) (+/-) ) et 23 binaires (As (m) Te (r) (+/-) ) pour le matériau As2Te3. La fragmentation des matériaux chalcogénures a été diminuée en utilisant certains polymères et de cette façon 45 nouveaux clusters de masse plus élevée ont été détectés. Cette nouvelle approche ouvre une nouvelle possibilité d'analyse par spectrométrie de masse à désorption ionisation laser des chalcogénures ainsi que d'autres matériaux.

Les propriétés uniques des chalcogénures amorphes, telles que leur grande transparence dans la région infrarouge, leur faible énergie phononique, leur photosensibilité et leur indice de réfraction linéaire et non linéaire élevé, en font des matériaux potentiels pour les dispositifs photoniques. La question importante est de savoir si les chalcogénures sont suffisamment stables ou comment la photosensibilité pourrait être exacerbée pour les applications demandées. Dans cette optique, le système Ge-Sb-Se est sans aucun doute un système vitreux intéressant étant donné le comportement antinomique du germanium et de l'antimoine en ce qui concerne la photosensibilité. Les films minces amorphes Ge-Sb-Se ont été fabriqués par une technique de co-pulvérisation rf-magnétron en utilisant les cathodes suivantes : GeSe2, Sb2Se3 et Ge28Sb12Se60. La pulvérisation par radiofréquence est largement utilisée pour la fabrication de films en raison de sa relative simplicité, de sa facilité de contrôle et du transfert souvent stœchiométrique des matériaux de la cible au substrat. L'avantage de cette technique est la possibilité d'explorer une large gamme de composition de films de chalcogénures en ajustant la contribution de chaque cible. Cela rend la technique considérablement efficace pour l'exploration des propriétés mentionnées ci-dessus. Dans le présent travail, l'influence de la composition déterminée par spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie sur les propriétés optiques a été étudiée. L'énergie de la bande interdite optique E-g(opt) a été déterminée par ellipsométrie spectroscopique à angle variable. La morphologie et la topographie des films de séléniure pulvérisés ont été étudiées par microscopie électronique à balayage et microscopie à force atomique. La structure des films a été déterminée par spectroscopie de diffusion Raman.

Pas de résumé disponible.

Une étude théorique d'un capteur optique évanescent pour la détection polyvalente dans l'infrarouge moyen de gaz et de polluants dans l'eau est présentée dans cet article. Les paramètres optogéométriques des transducteurs - guides d'ondes à crête - ont été optimisés afin d'obtenir le facteur de puissance évanescente le plus élevé pour une propagation monomodale dans l'infrarouge moyen. La sensibilité la plus élevée a été obtenue pour une configuration avec une longueur optimale de guide d'onde L-ops = 4.3 cm pour une perte de propagation intrinsèque égale à 1 dB/cm. Une configuration de guide d'onde en spirale est ensuite proposée pour obtenir cette longueur de chemin optique dans une structure monolithique. Un exemple numérique est également inclus en utilisant un guide d'onde à crête basé sur des verres chalcogénures (GeSbSe). Dans le cas de la détection de gaz, un calcul générique des concentrations minimales à détecter en fonction de l'absorption molaire pour toute longueur d'onde de travail est présenté. Des limites de détection extrêmement basses peuvent être atteintes en raison des forts coefficients d'absorption des gaz et des espèces chimiques dans la gamme spectrale de l'infrarouge moyen, 268 ppb dans le cas du dioxyde de carbone à lambda =4,3 p.m, 1,848 ppm et 781 ppb pour le méthane à lambda=3,31 pm et à lambda=7,66 pm respectivement. Pour la détection des polluants dans l'eau, une amélioration de la structure intégrée a été proposée pour éviter l'absorption de l'eau dans cette région spectrale en déposant un polymère (PIB) comme superstrat du guide d'ondes, ainsi la limite de détection pour le toluène est de 26 ppb à lambda=6.68 pm. Ces concentrations minimales qui peuvent être détectées par le capteur Mid-IR sont inférieures aux valeurs limites déterminées dans les normes internationales en matière d'environnement et de santé. Par conséquent, ce capteur optique intégré peut être considéré comme un outil d'aide intéressant pour la surveillance des domaines de l'environnement et de la santé. (C) 2016 Elsevier B.V. Tous droits réservés.

Les techniques spectroscopiques dans l'infrarouge moyen (2-20 µm) sont largement utilisées pour identifier les substances chimiques, permettant des mesures quantitatives en temps réel dans les gaz, les liquides et les solides. La tendance actuelle est à la miniaturisation des capteurs optiques, remplaçant les instruments de laboratoire encombrants (FTIR, monochromateurs, ATR, etc.) par des dispositifs de laboratoire sur puce offrant portabilité, stabilité mécanique, immunité aux bruits électromagnétiques et possibilité de production en série. Ces dernières années, des dispositifs optiques intégrés ont été fabriqués à l'aide de différentes technologies telles que GaAs, Si, Si3N4 et Ge. Les verres de chalcogénure sont également apparus comme de bons candidats pour la fabrication de circuits intégrés photoniques dans l'infrarouge moyen grâce à leur capacité à être déposés sous forme de films minces, leur large transparence (jusqu'à 20 µm), leur potentiel à être dopés avec des ions de terres rares et leur accordabilité de l'indice de réfraction obtenue en variant la composition du verre.

Une plateforme intégrée de séléniure fonctionnant dans l'infrarouge moyen a été conçue, fabriquée et caractérisée optiquement à 7,7 μm. Des structures multicouches Ge-Sb-Se ont été déposées par pulvérisation magnétron RF. À l'aide de la photolithographie i-line et de la gravure ionique réactive à base de fluor, les guides d'ondes à crête ont été traités comme des guides d'ondes à jonction Y, en spirale et en forme de S. La propagation optique monomode à 7,7 μm a été observée par imagerie optique en champ proche et des pertes de propagation optique de 2,5dB/cm sont mesurées. Des limites de détection de 14,2 ppm et 1,6 ppm pour le méthane et le protoxyde d'azote, respectivement, pourraient être potentiellement mesurées en utilisant cette plateforme comme capteur de champ évanescent. Par conséquent, ces résultats technologiques, expérimentaux et théoriques représentent une première étape vers le développement d'un capteur optique intégré fonctionnant dans la gamme de longueurs d'onde de l'infrarouge moyen. 2016 Optical Society of America.

Nous présentons une nouvelle technique expérimentale basée sur l'analyse de l'auto-action du faisceau pour mesurer la non-linéarité optique dans les guides d'ondes planaires. Cette technique est appliquée à l'analyse des propriétés non linéaires des guides d'ondes en chalcogénure qui peuvent développer une auto-focalisation ou une auto-défocalisation induite par Kerr, selon la structure et la composition du guide d'ondes. La non-linéarité optique dans les guides d'ondes en chalcogénure est étudiée dans la gamme de longueurs d'onde de 1200 nm à 1550 nm en régime femtoseconde. Les résultats de la technique proposée se comparent favorablement aux valeurs n2 obtenues avec la technique Z-scan. De plus, l'auto-piégeage du faisceau dans les guides d'ondes en chalcogénure dû à la photosensibilité du matériau est également observé.

La spectrométrie de masse à temps de vol par désorption-ionisation laser a été exploitée pour la caractérisation des verres de chalcogénure Ge-As-Se et des films minces correspondants fabriqués par dépôt laser pulsé. Le principal résultat de cet article est la détermination de la stœchiométrie des clusters générés par le laser. Les clusters observés étaient As-b(+) (b = 1-3), Se-2(-), AsbSe+ binaire (b = 1-3), AsbSec- (b = 1-3, c = 1-4), Ge2Sec- (c = 2-3), As3Se2+, Ge2Asb- (b = 2-3), Ge3Asb- (b = 1-2), Ge3Se4-, As5Sec- (c = 4-5), GeAsSe4-, GeaAsSe5- (a = 1-4), GeAs2Se3-, GeAs3Se2-, Ge2As2Se2-, Ge2AsSec- (c = 6-7), et GeAs3Sec- (c = 5-6) (en mode ion positif ainsi qu'en mode ion négatif). Les stœchiométries des espèces identifiées sont comparées aux unités structurelles des verres/films minces révélées par l'analyse des spectres de diffusion Raman. Certaines espèces sont suggérées comme étant des fragments de verre en vrac ainsi que des films minces. La méthode décrite est également utile pour l'évaluation de la contamination des verres de chalcogénures ou de leurs films minces.

Cet article présente le développement d'une plateforme intégrée en verres de chalcogénure pour réaliser un capteur par onde évanescente dans la gamme spectrale du moyen infrarouge. La structure proposée est celle d'un guide d'onde de type ruban sur un substrat de silicium, dont les couches de coeur et de confinement sont constituées respectivement en Ge 12,5 Sb 25 Se 62,5 et Ge 28,1 Sb 6,3 Se 65,6. Nous détaillerons tout d'abord les résultats de simulation permettant d'optimiser la structure afin d'obtenir d'une part, la transmission monomodale aux longueurs d'onde 6,3 µm et 7,8 µm et d'autre part, un fort taux de recouvrement de l'onde évanescente avec le superstrat dans l'objectif de détecter des molécules absorbant spécifiquement à ces deux longueurs d'onde. Enfin, des mesures de pertes optiques sur ces guides à λ=1,55 µm ainsi que la propagation de la lumière à λ=7,8 µm seront présentées.

Le développement de capteurs optiques fonctionnant dans le moyen infrarouge est un enjeu majeur pour détecter les (bio-) molécules. En effet, le moyen infrarouge (4000 - 400 cm-1) contient une grande majorité des absorptions dues aux vibrations des molécules organiques. L'objectif de ces travaux de recherche est d'élaborer des capteurs plus sélectifs, plus sensibles et plus compacts. Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit concernent donc le développement de guides d'ondes optiques à base de verre de chalcogénure sensibles aux molécules cibles via l'absorption de la partie évanescente de la lumière guidée se propageant à la surface du guide. La synthèse des matériaux infrarouges est l'une des étapes clés. Les verres de chalcogénures sont des matériaux particulièrement appropriés pour cette application de détection de polluants. Ces verres présentent un large domaine de transparence dans l'infrarouge (2 - 15 µm pour les verres à base de sélénium) et des indices de réfraction élevés (entre 2 et 3). L'élaboration du guide d'onde nécessite la fabrication de couches minces de verre de chalcogénure par pulvérisation cathodique RF magnétron. Afin de maîtriser le développement du micro-capteur infrarouge, un plan d'expériences a été élaboré pour étudier l'influence des paramètres de dépôt sur les caractéristiques des couches minces. L'architecture du guide a été définie et réalisée par gravure RIE-ICP (gravure ionique réactive couplée au procédé de gravure plasma à couplage inductif) et les mesures de pertes optiques et d'injection dans le MIR (6,3 µm et 7,8 µm) ont été réalisées. Il s'agit des tous premiers guides fonctionnant aussi loin dans le moyen infrarouge. L'ultime étape consiste à fonctionnaliser la surface du guide augmenter sa sélectivité. Des premiers tests ont été réalisés sur un cristal ATR en ZnSe par un polymère hydrophobe. Ils ont permis la détection de molécules polluantes absorbant à 13,8 µm, présentes en très faible concentration (25 ppb) dans des solutions d'hydrocarbures (BTX) ou des eaux plus complexes (eaux de station d'épuration et eaux souterraines).

Le développement de capteurs optiques fonctionnant dans le moyen infrarouge est un enjeu majeur pour détecter les (bio-) molécules. En effet, le moyen infrarouge (4000 - 400 cm-1) contient une grande majorité des absorptions dues aux vibrations des molécules organiques. L'objectif de ces travaux de recherche est d'élaborer des capteurs plus sélectifs, plus sensibles et plus compacts. Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit concernent donc le développement de guides d'ondes optiques à base de verre de chalcogénure sensibles aux molécules cibles via l'absorption de la partie évanescente de la lumière guidée se propageant à la surface du guide. La synthèse des matériaux infrarouges est l'une des étapes clés. Les verres de chalcogénures sont des matériaux particulièrement appropriés pour cette application de détection de polluants. Ces verres présentent un large domaine de transparence dans l'infrarouge (2 - 15 µm pour les verres à base de sélénium) et des indices de réfraction élevés (entre 2 et 3). L'élaboration du guide d'onde nécessite la fabrication de couches minces de verre de chalcogénure par pulvérisation cathodique RF magnétron. Afin de maîtriser le développement du micro-capteur infrarouge, un plan d'expériences a été élaboré pour étudier l'influence des paramètres de dépôt sur les caractéristiques des couches minces. L'architecture du guide a été définie et réalisée par gravure RIE-ICP (gravure ionique réactive couplée au procédé de gravure plasma à couplage inductif) et les mesures de pertes optiques et d'injection dans le MIR (6,3 µm et 7,8 µm) ont été réalisées. Il s'agit des tous premiers guides fonctionnant aussi loin dans le moyen infrarouge. L'ultime étape consiste à fonctionnaliser la surface du guide augmenter sa sélectivité. Des premiers tests ont été réalisés sur un cristal ATR en ZnSe par un polymère hydrophobe. Ils ont permis la détection de molécules polluantes absorbant à 13,8 µm, présentes en très faible concentration (25 ppb) dans des solutions d'hydrocarbures (BTX) ou des eaux plus complexes (eaux de station d'épuration et eaux souterraines).

Des verres de chalcogénure du système (GeSe2)100-x(Sb2Se3)x ont été synthétisés, avec x variant de 5 à 70, afin d'évaluer l'influence de l'ajout de séléniure d'antimoine sur les propriétés optiques non linéaires et la photosensibilité. L'indice de réfraction non linéaire et les coefficients d'absorption à deux photons ont été mesurés à 1064 nm en régime picoseconde en utilisant la technique Z-scan et à 1,55 μm en régime femtoseconde en utilisant une méthode originale basée sur l'anal. directe du changement de profil du faisceau lors de sa propagation dans les verres chalcogénures. L'étude de leur photosensibilité à 1,55 μm a révélé un comportement fortement dépendant des comps de verre et des comps quasi-photostables ont été identifiés en régime femtoseconde. Pour mieux comprendre ces caractéristiques, l'évolution de la température de transition vitreuse, de la densité et de la structure en fonction de la composition chimique a été étudiée.

La gamme 3-15 μm est une région clé pour un grand nombre d'applications dans des domaines divers tels que la biologie et la médecine, la spectroscopie moléculaire, la surveillance de l'environnement au sol et dans l'espace, mais aussi une question importante de l'instrumentation pour l'astronomie et l'astrophysique pour réaliser des instruments complexes mais très fiables. Le passage à l'infrarouge moyen est crucial pour l'observation des objets chauds autour de 300 K et la caractérisation de leurs caractéristiques spectrales, considérées comme des signatures de l'activité biologique (par exemple, l'eau, l'ozone, le dioxyde de carbone). La plupart des signatures infrarouges ou "empreintes digitales" (transitions fondamentales) des espèces organiques et des biomolécules sont essentiellement situées dans cette fenêtre spectrale. Ainsi, la spectroscopie infrarouge est un outil puissant pour détecter et déterminer la composition d'échantillons complexes.

Des verres de chalcogénure du système ternaire Ge-Sb-Se avec différentes teneurs en antimoine ont été fabriqués et les propriétés physico-chimiques de base (composition chimique, caractéristiques thermiques, densité) ont été évaluées en tenant compte de la connectivité du réseau vitreux. Les propriétés optiques des verres ont été fortement étudiées en utilisant la spectroscopie de transmission, la technique de couplage des prismes, et particulièrement l'ellipsométrie spectroscopique couvrant une large gamme spectrale (0.3-20 μm). Les données sur les indices de réfraction montrent un très bon accord entre les techniques d'ellipsométrie et de couplage des prismes dans le domaine du proche infrarouge. De plus, la fiabilité de l'ellipsométrie spectroscopique infrarouge a été démontrée pour la détermination précise de l'indice de réfraction des verres de chalcogénure dans les régions spectrales du proche et du moyen infrarouge.

L'objectif principal de cette étude est le développement de matériaux en couches minces transparentes dans l'IR permettant une forte absorption infrarouge de composés organiques au voisinage de nanoparticules métalliques par effet plasmonique de surface. Pour développer ces micro-capteurs optiques, des hétérostructures combinant des nanoparticules d'or et des guides d'ondes planaires en chalcogénure sont fabriquées et caractérisées de manière adéquate. Des films minces de chalcogénures amorphes As2S3 et Ge25Sb10Se65 sont préparés par pulvérisation magnétron à radiofréquence. Pour la fabrication de nanoparticules d'or sur un guide d'ondes plan en chalcogénure, la pulvérisation à courant continu est utilisée. Les couches uniques ou les hétérostructures fabriquées sont caractérisées à l'aide de diverses techniques pour étudier l'influence des paramètres de dépôt. Les nanoparticules d'or sont fonctionnalisées par une monocouche auto-assemblée de 4-nitrothiophénol. Enfin, les spectres d'absorption infrarouge améliorés en surface du 4-nitrothiophénol auto-assemblé sur des hétérostructures de films minces Au/Ge-Sb-Se fabriqués sont mesurés et analysés. Ce composant optique présente un facteur d'amélioration de ~24 pour la détection de la bande de vibration d'étirement symétrique NO2 du 4-nitrothiophénol à 1336 cm-1.