Fabrication et caractérisation de cavités organiques à modes de galerie

Ce projet de maitrise, réalisé au sein du laboratoire de microphotonique, a pour objectif de combiner l'efficacité photoluminescente d'un matériau organique semi-conducteur avec la capacité de confinement des cavités à modes de galerie. L'application visée avec ce système résonateur-polymère est l'étude de l'interaction lumière-matière. Particulièrement, l'interaction forte entre un photon de cavité et un exciton crée dans le semi-conducteur afin d'être utilisé comme milieu pour la création d'un condensat de Bose-Einstein de polaritons. La réalisation de ce projet s'articule autour de deux approches, la première est le couplage de la photoluminescence d'un matériau organique semi-conducteur dans les modes de résonance d'une cavité en oxyde de silicium, et la deuxième approche est de développer un procédé de fabrication pour des cavités à modes de galerie avec le matériau organique intégré. Le couplage de la photoluminescence dans le résonateur se fait grâce à des microsphères recouvertes de matériau organique. Les pics de résonances obtenus dans le spectre d'émission du copolymère ont permis de confirmer l'interaction possible entre sa photoluminescence et les cavités optiques fabriquées au sein du laboratoire. Le développement d'un procédé de fabrication pour des résonateurs en forme de disque avec un matériau organique s'est heurté à la difficulté de ne pas altérer le semi-conducteur lors des étapes de photolithographie. La solution a été d'utiliser un polymère de structuration, transparent dans le spectre d'absorption et d'émission du matériau organique semi-conducteur, et qui le protège lors des étapes de développement et de gravure. Les cavités à modes de galerie fabriquées montrent un facteur de qualité pouvant atteindre 5x104, leur caractérisation en tant que cavités passives laisse prévoir une utilisation prochaine de ces cavités en mode actif pour autant que la détection en champ lointain soit assez précise pour focaliser l'objectif de récolte sur le bord des cavités organiques où l'émission a lieu.