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Nanophotonique Silicium. Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée CEA/Grenoble. Nanophotonique ?!. Nanoélectronique pourrait….devrait….devra… utiliser les photons ?!. Guide d'onde : 2.4 db/mm ( IBM ).
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Nanophotonique Silicium Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée CEA/Grenoble
Nanophotonique ?! Nanoélectronique pourrait….devrait….devra… utiliser les photons ?! Guide d'onde : 2.4 db/mm (IBM) Modulateur Thermo-optic (IBM) Electrically pumped hybrid AlGaInAs-silicon evanescent laser A.W.Fang et al., 2 October 2006 Optics Express (Intel - UCSB)
Si SiO2 Nanophotonique Silicium Contrôler l'émission de lumière, pour réaliser des dispositifs ... contrôler sa localisation,
nair=1 nSi=3.45 Si interfaces SiO2 nSiO2=1.48 SiO2 c_ Si (44nm) SiO 2 Un matériau de choix, le Silicium sur Isolant (SOI) Guidage par réflexion totale interne
Modes couplés à l’espace libre Bande interdite photonique Bande interdite photonique Modes non couplés à l’espace libre K M G Le SOI et les Cristaux Photoniques
Recherche Technologique Recherche Fondamentale Nucléaire Militaire Energie Nucléaire GRENOBLE, 400p. GRENOBLE, 900p. GRENOBLE, 400p. CEA : 16000 p. , 9 research centers 4 poles DSV DSM 2500 p.(1700 CEA) Centre de Recherche Grenoble
MINATEC Centre 45 000 m² Recherche appliquée Léti Partenaires Industriels Recherche DRFMC+ INPG + Léti Recherche DRFMC+ CNRS Maison des Micro-Nano Technologies Enseignement INPG
nanostructures Si nanophotonique Si 20 nm jusqu'à la réalisation de dispositifs electro-optiques Le Laboratoire SiNaPS / DRFMC MINATEC center
SiO2 cavity Si tapered section N = 3 500 nm mirror Cavités à grands Q Collaboration IOTA & LTM N=7 Q> 60.000 V~ 0.6 (l/n)3 ~ 0.052 µm3 P.Velha et al, Appl. Phys. Lett., 89 (2006) P.Velha et al, New Journ. Phys., 8 (2006)
Collaboration IMEP & LETI Add drop @ l = 1606 nm Q = 35.000 (8µm) A.Morand, et al., Optics Express, 14 (26), 12814 (2006).
µtore SiO2 F = 15 µm Collaboration IMEP & LKB Microrésonateurs à très grand Q µdisque SiO2 + dépot SRO:Er + fusion laser CO2 Q = 103 -105 Q > 108 J. Verbert et al., Appl. Phys. Lett. 86, 1 (2005) J. Verbertet al.,Eur. Phys. J. Appl. Phys. 34 (2006)
Si 3D box Localisation des porteurs et émission à l'ambiante B. Cluzel, Appl. Phys. Lett., 88 (2006) La localisation sans confinement quantique permet une émission à 1.145µm à l'ambiante B. Cluzel, Appl. Phys. Lett., 89 (2006)
a = 320 nm Reduced frequency (a / ) TE TM Light cone M K Γ a = 640 nm Wave vector in the first Brillouin zone Γ M K Γ Structure à cristaux photoniques à modes lents • Augmentation de l'extraction de 70% • Plus de 35% de la lumière est extraite verticalement Spot d'excitation et de collection = 2 µm M. Zelsmann, Appl. Phys. Lett. 83 (13), 2542 (2003)
Objectif de collection Facettes clivées 0.4 µm Échantillon SNOM Objectif d’injection Collaboration LPUB Spectroscopie en champ proche Image MEB B. Cluzel, Appl. Phys. Lett.88, (2006) B. Cluzel, J. Appl. Phys. 98, (2005) B. Cluzel, Appl. Phys. Lett. 85 (2004)
Tip up IT(l) down Tip down ~100nm SiO2 z >100nm Near-Field Interaction z =4nm Light in Accord sur ~ 1nm Sans dégradation de Q Nanocavité accordable en champ proche Collaboration LPUB & LTM & IOTA NOEMS up
Collaborations http://www-drfmc.cea.fr/ thomas.charvolin@cea.fr emmanuel.hadji@cea.fr
+ = higher Q SOI lower Q Du 2D au 3D : interaction 1D + 2D Collaboration LEOM & IEF E. Hadji, Proc. SPIE - Phot. West 2005 X. Li, Appl. Phys. Lett 88, 091122 (2006)
