L3-M1

Transports électronique photo-assisté dans une jonction tunnel métallique.

L'émission de lumière par effet tunnel inélastique dans une jonction tunnel métallique est récemment apparue comme une alternative à la photonique intégrée combinant les avantages de la photonique (vitesse élevée et large bande passante) à ceux de l'électronique (miniaturisation extrême et intégration). Nos travaux récents¹ nous ont permis de comprendre l’interaction entre le transport électronique quantique (description quantique du transport par effet tunnel) et les processus d’émission de photons. Le processus d’émission est bien compris : le courant tunnel excite des modes plasmoniques à la surface des électrodes de la jonction lors du passage des électrons dans la barrière puis ces plasmons de surface sont convertis en photons. La jonction tunnel peut maintenant être utilisée comme un détecteur de plasmons via une simple mesure de conductivité : la présence de plasmons de surface dans les électrodes impose un état hors de l’équilibre des distributions électroniques ce qui entraine une modification de la résistance de la jonction tunnel.

Le stage sera consacré dans un premier temps à la fabrication de jonctions tunnel par dépôts de couches minces ainsi qu’à leur caractérisation (image au microscope électronique à balayage, au microscope à force atomique). L’excitation des modes plasmoniques à l’aide d’une montage goniométrique en configuration de Kretschmann² sera ensuite réalisée pour étudier la variation de résistance en fonction de l’angle d’excitation et donc d’excitation de plasmons de surface.

1. Février, P. & Gabelli, J. Tunneling time probed by quantum shot noise. Nat. Commun. 9, 4940 (2018).

2. Kretschmann, E. & Raether, H. Radiative Decay of Non Radiative Surface Plasmons Excited by Light. Z. Naturforsch. 23a, (1968)