Equipe scientifique

RESPONSABLE : C. Robert-Goumet •    Luc Bideux (Professeur, UCA, CNU 28) •    Alberto Pimpinelli (Professeur, UCA, CNU 28) •    Philip Hoggan (Professeur, UCA, CNU 28) •    Guillaume Monier (Ingénieur de Recherche, HDR, UCA) •    Christine Robert-Goumet (Professeure, UCA, CNU 28) •    Romain Jouanneaud (Doctorant, financement ED SF) •    Hydrice Dylan Nzomo (Doctorant, financement ED SF) Membre du Comité Spectroscopie Electronique de la SFV Membre de la Fédération de Recherche Spectroscopies de PhotoEmission (FR SPE) Plateforme d'analyse et de Caractérisation au service des industriels UCA- Partner

EQUIPEMENTS ET COMPETENCES

FLASH Info : NOUVELLES PLATEFORMES MULTI-TECHNIQUES (Projet SASS financé sur des fonds FEDER)

We are delighted to share with you news of the installation of a new Surface Analysis and Structuring System at the Institut Pascal, University Clermont Auvergne, Clermont-Ferrand. The SASS project was supported by the European Union within the context of the European Regional Development Fund (FEDER), the Auvergne-Rhone-Alpes Region and the University Clermont Auvergne.

To smooth the operation, this equipment has been customized by the SPECS Group with a special design that couples our preparation chamber to the new UHV system.
 
Facilities available with equipment:
 - 2 monochromatic X-ray sources (Al Kα: 1486.6 eV and Ag Lα: 2984.3 eV)
- 1 electron gun
- 1 UV source
- 1 PHOIBOS 150/2D-CMOS hemispherical analyzer
- 1 variable temperature sample holder (from -150°C to 550°C)
- 1 Argon Cluster Ion Beams (GCIB) for depth profiling
- 1 Sample storage for 4 samples

Characterisation techniques available:
- UPS and AR-XPS (Angle Resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy)
- ARPES (Angle Resolved PhotoEmission Spectroscopy)
- REELS (Reflection Electron Energy Low Spectroscopy)
- ISS (Ion Secondary Spectroscopy)
- and LEED (Low Energy Electron Diffraction)
 
Examples of current applications including microelectronics (e.g., Metal/SC structures, MIS, PCRAM, etc.), photonics (PQs and NanoDots), photovoltaics (anti-reflective layers), biomedical and transport (polymers), among others.

MOYENS DE CARACTERISATION

Les surfaces sont analysées par spectroscopies électroniques (XPS, UPS, EELS et EPES), par microscopies électroniques (Auger et élastique) et par diffraction d'électrons lents (LEED).

Un nouvel équipement est en cours d'acquisition combinant plusieurs techniques de caractérisation comme AR-XPS UPS, AES, ARPES, ISS et LEIS (Projet SASS, financement FEDER et Région Auvergne-Rhone-Alpes).

Les bâtis ultra-vides disponibles au sein du groupe sont constitués chacun d’une chambre d’introduction rapide, d’une chambre de préparation permettant le dépôt métallique (In, Ga, Au etc…), la passivation des surfaces à l’aide de sources plasma de type GDS ou ECR (actuellement N2) et d’une chambre de caractérisation pour l’analyse des surfaces.

MODELISATIONS ET ETUDES QUANTITATIVES

Une spécificité de l’équipe Surfaces et Interfaces est le développement d’études quantitatives pointues par spectroscopies électroniques, basées sur :
- la connaissance des paramètres liés à l’appareillage tels que la transmission et l’aire d’analyse
- la modélisation des surfaces à l’échelle atomique et des simulations Monte Carlo décrivant le parcours des électrons élastiques dans la matière
- la modélisation des intensités élastiques et du niveau de fond inélastique des spectres XPS

Cette compétence nous permet de développer de nouvelles techniques d’analyses non destructives et très sensibles aux états de la surface, pour des structures 1D (nanofils), 2D (couches ultra-minces) ou 3D (nanoparticules).

Articles sélectionnés

- M.A. Mahjoub, G. Monier, C. Robert-Goumet et al., XPS combined with MM-EPES technique for in situ study of ultra thin film deposition: application to an Au/SiO2/Si structure, Applied Surface Science 357, 1268 (2015)
- E. Gil et al., Record Pure Zincblende Phase in GaAs Nanowires down to 5 nm in Radius, Nano Letters 14, 3938 (2014)
- M.A. Mahjoub, G. Monier, C. Robert-Goumet et al., New method for the determination of the correction function of a hemisperical electron analyser based on elastic electron images, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 197, 80 (2014)

- C. Robert-Goumet et al., Development of Monte-Carlo simulations for nano-patterning surfaces associated with MM-EPES analysis - Application to different Si(111) nanoporous surfaces, Surface Science 618, 72 (2013)
- G. Monier et al., Passivation of GaAs (001) surface by the growth of high quality c-GaN ultra-thin film using low power glow discharge nitrogen plasma source, Surface Science 606, 1093 (2012)

Théme 1 : Elaboration et analyse de surfaces nano-structurées

BUT

- Amélioration de la qualité de l’interface entre le GaAs et les couches de nitrure de gallium formées couche par couche : couche tampon.
- Passivation des surfaces GaAs vis à vis de l’air et de la température en utilisant des films de protection ultra-minces de GaN.
- Croissance de films minces de GaN sur GaAs pour réaliser des hétérostructures telles que des diodes Schottky ou des structures MIS.

PROCESS

- Préparation de la surface de départ de GaAs.
- Nitruration sous ultra-vide à l’aide de sources plasma de type GDS (Glow Discharge Source) ou ECR (Electron Cyclotron Resonance), faible puissance.

RESULTATS

- Quasi-saturation de l’épaisseur de GaN.
- Mécanisme de croissance par inter-diffusion de l’As et du N dans la matrice de GaAs, validé par des modélisation DFT des mécanismes élémentaires au cours de la croissance du film mince de GaN/GaAs.
- Etude de la cinétique de croissance  en collaboration avec Pr. V. Dubrovskii (ITMO Saint Petersbourg)

Modélisation couche/couche des structures étudiées		Influence du temps d’exposition sur l’épaisseur des couches de GaN créées sur GaAs(100) et GaAs(110)

Thème 2 : Développement de méthodes d'analyse de surface basées sur les spectroscopies électroniques

- Lors d’analyses quantitatives par spectroscopies électroniques, il est important de connaitre deux paramètres liés à l’appareillage : la transmission de l’analyseur utilisé T et l’aire d’analyse A. Nous avons développé une nouvelle méthodologie basée sur des images élastiques afin de déterminer cette fonction de correction Fc = T*A et nous avons démontré pour la première fois que l’aire d’analyse, supposée constante, dépend en fait de l’énergie des électrons analysés.

Cas d’un Omicron EA125 :
             A(EK)= cst × EK-x      x=1.2     
             T(EK)= cst × EKx        0.2 ≤ x ≤ 0.6  

Les résultats obtenus permettent d’améliorer très sensiblement les résultats quantitatifs obtenus :

Article sélectionné

M.A. Mahjoub, G. Monier, C. Robert-Goumet and al : New method for the determination of the correction function of a hemisperical electron analyser based on elastic electron images Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 197, 80 (2014)

- Un deuxième fait marquant est le développement d’une nouvelle technique d’imagerie appelé MultiMode- Elastic Peak Electron Microscopy (MM-EPEM). Lorsqu’un matériau est balayé par des électrons, la surface renvoie des électrons de même énergie. Leur nombre dépend à la fois du matériau, mais aussi de l’énergie des électrons incidents, des angles d’incidence et de collection (figures 5 et 6). En modulant cette énergie, il est alors possible d’obtenir un contraste lié aux éléments atomiques présents sur la surface mais aussi lié à leur quantité. Et en comparant les résultats expérimentaux obtenus et les résultats des simulations Monte Carlo, cette nouvelle technique d’analyse non destructive permet une cartographie chimique de la surface et une localisation de nano-objets ou de couches enfouies sur des objets de tailles nanométriques tels que des nanoparticules, nanofils…

Distribution angulaire du nombre d’électrons réfléchis élastiquement par une surface d’Ag, Si ou Au en fonction de l’angle d’incidence des électrons primaires pour une énergie de 200 eV (simulations Monte Carlo MC2).

Articles sélectionnés

- C. Robert-Goumet et al., Development of Monte-Carlo simulations for nano-patterning surfaces associated with MM-EPES analysis – Application to different Si(111) nanoporous surfaces, Surface Science 618, 72 (2013)

- B. Gruzza, S.Chelda, C. Robert-Goumet, L. Bideux, G. Monier, Monte Carlo simulation for Multi-Mode Elastic Peak Electron Spectroscopy of crystalline materials, effects of surface structure and excitation, Surface Science 604, 217 (2010)

- S. Chelda, C. Robert-Goumet, B. Gruzza, L. Bideux, G. Monier, Effect of surface roughness on EPES and AREPES measurements: Flat and crenels silicon surfaces, Surface Science 602, 2114 (2008)

- M.A. Mahjoub, G. Monier, C. Robert-Goumet et al., Ultramicroscopy (2016)

 

Théme 3 : Etudes théoriques par DFT (Théorie de la fonctionnelle de la densité) et QMC (Monte-Carlo Quantique)

Etude de la nanostructuration de surfaces métalliques et des interactions molécules / surfaces (catalyse) :
- Etude de la nanostructuration de surfaces Cu : Adsorption de CO et H2O.
- Etude QMC de la dissociation H2 sur des surfaces métalliques (catalyse).

Etude de la diffusion de l’azote dans une matrice de GaAs :
- Etude de la diffusion d’azote dans une matrice de GaAs par dynamique moléculaire.
- Etude des fréquences de vibrations pour l’interprétation des spectres FTIR : expériences réalisées lors d’un run au synchrotron SOLEIL (ligne SMIS).

                           Figure 7                                                                                                                                           Figure 8

Collaborations nationales et internationales :

- CEA, LETI et LTM de Grenoble
- Ecole Polytechnique de Palaiseau, Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, Groupe Electrons Photons Surfaces.
- Université d'Aix-Marseille : Laboratoire CINaM-CNRS, Groupe Science et techonologie des nano objets.
- Université Clermont Auvergne, Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF)
- Institut Lavoisier (ILV) de Versailles
- Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) de Dijon

- Université Libre de Bruxelles, Faculté des Sciences appliquées/école polytechnique - Physique et Mathématique (unité ULB371), Belgique
- IMEC de Louvain, Belgique
- Université de Sidi Bel Abbès : Laboratoire AMEL, Algérie
- ITMO, St Petersburg Academic University, IOFFE Physical Technical Institute of St Petersburg
- Université Charles de Prague, Department of Surface and Plasma Science, Surface Physics Group, République Tchèque
- Université de Durham, Centre for Molecular and Nanoscale Electronics, Angleterre

Projets nationaux et internationaux

- PHC TOURNESOL (2021-2022) : Étude des interfaces enterrées critiques par spectroscopie électronique à rayons X (XPS), 3 laboratoires : IP, LETI Grenoble et l’université Libre de Bruxelles.

- Labex IMobS3, Défi 3 (2020-2022): projet PHOTOPLAS-Ext.

- CAP 20-25 Programme Hub-Innovergne : Chèque Innovation-Recherche (2019)

- Labex IMOBS3, Défi 3 (2017-2019) : projet PHOTOPLAS.

- CPER 2015-2020 : Région Auvergne Rhone Alpes + Fonds FEDER

- FUNPROB (2011-2015) : FP7-PEOPLE-2010, Marie Curie Actions—International Research Staff Exchange Scheme (IRSES), proposing to use III-V semiconductor nanowires as functioning sensors at the apex of scanning probes.
The primary goal of this joint research program is to develop an integrated NW scanning probe that exhibits advanced functionalities. The creation of such a probe will facilitate both fundamental and applied research. It will lead to new applications and bridge the gap across traditional divides including the physical sciences and biomedical sciences. The fabrication process will consist of controlling the growth of III-V semiconductor NWs with the ability to fine tune their physical, chemical and optical properties. These NWs will subsequently be integrated into a SPM probe. We will develop new theoretical models to predict their response characteristics and optimise the growth. The results of this work will feed directly into the probe development section of the programme.

- Runs au Synchrotron SOLEIL (France) : RUN on the SMIS beamline (June 2012 and June 2014). Studies by absorption method FTIR of the nitridation by wet and plasma N2 methods in collaboration with the LPMC (Palaiseau) and the IOFFE of St Petersburg.

- Projet au GENCI, Grand Equipement National de Calcul Intensif.

• Emmanuel Centeno, Pr, Responsable de l’équipe                                                        
• Gérard Granet, Pr                                                                                                   
• Rafik Smaali, MdC, Responsable adjoint
• Kofi Edee, MdC
• Antoine Moreau, MdC
• Rémis Pollès, PRAG
• Jean Chandezon, Pr. Emerite
• Annie Gavaix, Pr. Emerite

Post-doctorants :

• Mohammad Yehia Khaywah

Doctorants :

• Armel Pitelet
• Eduardo Alvear 
• Maha Ben Rhouma
• Pauline Bennet

Sujets de Recherche

Les domaines de recherche explorés par le groupe concernent la nanophotonique, la plasmonique et les métamatériaux. Pour simuler et comprendre l'interaction des ondes électromagnétiques avec ces systèmes complexes, nous développons des méthodes numériques spécifiques et originales (méthode C, méthodes paramétriques).

L'infiniment petit recèle une physique très riche qui est actuellement à l'origine de l'essor des nanosciences. La nano micro-structuration de la matière permet en particulier de contrôler les ondes électromagnétiques pour réaliser des composants intégrés pour des applications télécommunications, traitement de l'information, capteurs, imagerie, éclairage.

Plasmonique

Lorsque les photons interagissent avec les électrons présents dans les métaux, ils se créent des quasi-particules appelées plasmon-polariton qui localisent le champ électromagnétique (EM) à une échelle sub-longueur d'onde. Le fort confinement exalte le champ EM et permet de réaliser des composants très denses et très sensibles aux modifications de l'environnement et peu énergivores.

Dans le cadre du CPER Défi « MMaSyF » - Mobilités – Matériaux et Systèmes du Futur, nous étudions actuellement des systèmes plasmoniques à base de métaux nobles pour réaliser des composants pour l'éclairage.

Nous développons également des composants à base de semiconducteurs fortement dopés pour des applications capteurs fonctionnant dans les gammes moyen infrarouge - THz. Nous avons récemment démontré la possibilité de réaliser des antennes plasmoniques de type métal-isolant-métal (MIM) opérant dans le moyen infrarouge et ceci en collaboration avec l'Institut d'Electronique et des Systèmes de Montpellier. 

La plasmonique est également un moyen de tester les limites ultimes de l'interaction photon-électron et de révéler la nature non locale des électrons. Cette thématique est explorée dans le cadre du projet ANR Physique des Gap Plasmons: ANR PGP.  

Métamatériaux

La structuration à l'échelle sub-longueur de la matière permet de synthétiser des matériaux artificiels qui présentent des propriétés électromagnétiques nouvelles et contrôlées par la géométrie. Les métamatériaux hyperboliques sont en particulier des structures simples alternant des couches métalliques et diélectriques mais qui présentent une forte anisotropie. Les métamatériaux hyperboliques supportent ainsi des modes de propagation dont le vecteur d'onde est très supérieur à celui dans le vide. Cette propriété permet de concevoir des lentilles présentant un pouvoir de résolution dépassant la limite de diffraction. En utilisant cette propriété nous avons récemment proposé le concept de d'antennes à métamatériaux hyperboliques qui dépassent les limites conventionnelles de miniaturasation des antennes plasmoniques. Le taux de remplissage en metal et diélectrique offre un degré de liberté supplémentaire qui permet d'ajuster la fréquence de l'antenne dans toute la gamme du moyen infrarouge.

Méthodes numériques et optimisation

Le développement de méthodes numériques performantes et rigoureuses est essentielle pour étudier et concevoir des structures photoniques. L'équipe présente un savoir faire internationalement reconnu dans ce domaine dont l'origine remonte au développement de la méthode C et des approches de transformation paramétriques des coordonnées utilisant le formalisme covariant des équations de Maxwell. Appliquées aux méthodes modales de type Rigorous coupled wave analysis (RCWA), ces approches permettent de simplifier les conditions de raccord des champs électromagnétiques aux interfaces des structures et diminuent les problèmes de convergence liés aux discontinuités de l'indice de réfraction. Ces derniers points sont essentiels pour modéliser et simuler les propriétés des structures plasmoniques qui présentent de fortes variations de l'indice optique à des échelles sub-longueur d'onde. Nous avons récemment développé une nouvelle méthode appelée "Polynomial Modal Method" (PMM) qui permet de s'affranchir des limitations de la méthode RCWA en termes de temps de calculs et de précision pour la modélisation fidèle de structures plasmoniques 3D.

Diffraction par un diffuseur 3D

L'équipe développe également des méthodes d'optimisation basées sur des algorithmes évolutionnaires. Ces travaux s'inscrivent dans le cadre d'une collaboration avec Facebook Research ont permis de mieux comprendre l'émergence de structures photoniques chez les insectes et sont appliqués pour dessiner des structures optimales. Nous contribuons également au développement de nouveaux outils pour l'intelligence artificielle. Nos codes sont désormais inclus dans la plateforme Facebook d'optimisation Nevergrad.

Collaborations

• Institut d'Electronique et des Systèmes et Institut Charles Coulomb Montpellier
• CEA LETI (Grenoble); CEA LIST (Saclay)
• INRIA Sofia Antipolis  
• Institut Hubert Curien Université Jean Monnet de Saint Etienne
• Université Technologique de Troyes
• Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg
• Facebook Artificial Intelligence Research 
• CEMES, Toulouse

• Duke University
• Standford University
• Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
• Demcritus  University of Thrace.
• Université de Tsinghua à Pékin
• IRENAS, Kharkov Ukraine

Publications récentes

2019

• A. Pitelet, N. Schmitt, D. Loukrezis, C. Scheid, H. De Gersem, C. Ciracì, E. Centeno, A. Moreau, "Influence of spatial dispersion on surface plasmons, nanoparticles, and grating couplers", J. Opt. Soc. Am. B 36 (11), 2989 (2019).
• U. Kumar, A. Cuche, J. Sharma, A. Moreau, G. Colas des Francs, C. Girard, E. Dujardin,"Spectral Tuning of High Order Plasmonic Resonances in Multimodal Film‐Coupled Crystalline Cavities", Advanced Optical Materials, 1801787 (2019).
• R. Smaali, F. Omeis, E. Centeno, T. Taliercio, F. Gonzalez-Posada, L. Cerutti, "Giant Rabi splitting at the phonon line within all-semiconductor metallic-insulator-metallic antennas", Phys. Rev. B Rapid Comm. 100 (4), 041302 (2019).
• R. Ajib, A. Pitelet, R. Pollès, E. Centeno, Z. Ajaltouni, A. Moreau, "The energy point of view in plasmonics", J. Opt. Soc. Am. B 36 (4), 1150 (2019).
• T. Phan , D. Sell, E. W. Wang, S. Doshay, K. Edee, J. Yang, J. A. Fan, "High-efficiency, large-area, topologyoptimized metasurfaces", Light Science and Applications 8, 48 (2019).
• K. Edee, M. Benrhouma, M. Antezza, J. Albert Fan, B. Guizal, "Coupling between subwavelength nano-slit lattice modes and metal-insulator-graphene cavity modes: a semi-analytical model", OSA Continuum 2, 1296 (2019).
• K. Edee, E. Ruiz, M. Benrhouma, M. Abboud, "Theoretical analysis of the optical Hall effect in a 2D nano-cross-slit grating in the extraordinary optical transmission range ", J. Opt. Soc. Am. B 36, 3492 (2019).
• K. Edee, "Understanding the plane wave excitation of the metal-insulator-metal gap plasmon mode of a nanoribbons periodic array: role of insulator-metal-insulator lattice mode", OSA Continuum 2, 389 (2019).
• J Chandezon, A Gavaix, O Parriaux, C Kneale,"Application of Heisenberg uncertainty relation for the optimal modeling of surface diffraction", J. Opt. Soc. Am. A 36, 594 (2019).

2018

• A. Pitelet, E. Mallet, R. Ajib, C. Lemaître, E. Centeno, A. Moreau, "Plasmonic enhancement of spatial dispersion effects in prism coupler experiments", Phys. Rev. B 98, 125418 (2018).
• E. Alvear-Cabezón, R. Smaali, E. Centeno, F. Gonzalez-Posada, T. Taliercio, "Photogenerated metasurfaces at terahertz frequencies induced by a continuous-wave low pump", Phys. Rev. B 98, 035305 (2018).
• K. Edee, J. P. Plumey, A. Moreau, B. Guizal, " Matched coordinates in the framework of polynomial modal methods for complex metasurface modeling", J. Opt. Soc. A 35 (4), 608 (2018).
• K. Edee, "Single mode approach with versatile surface wave phase correction for the extraordinary optical transmission comprehension of 1D period nano-slits arrays", OSA continuum 1 (2),613 (2018).
• O. Jamadi, F. Reveret, P. Disseix, F. Medard, J. Leymarie, A. Moreau, D. Solnyshkov, C. Deparis, M. Leroux, E. Cambril, S. Bouchoule, J. Zuniga-Perez, G. Malpuech, "Edge-emitting polariton laser and amplifier based on a ZnO waveguide", Light: Science & Applications, 7( 1), 82 (2018).
• H. Hyani, B. Sauviac, K. Edee, G. Granet, S. Robert, "Numerical Study of a Photonic Jet with Aperiodic Fourier Modal Method and Experimental Validation", Progress In Electromagnetics Research 88, 133 (2018).
• D. Prémel, G. GRANET, "Fast computation of the response of any 3D Eddy Current probe scanning a 3D stratified conductor characterized by a set of arbitrary interfaces of complex shape", International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, no Preprint, p. 1-7 (2018). 
• T.N. Kaifas, E.Vafiadis, X.M. Mitsalas, G. Granet, J.N. Sahalos, G.A. Kyriakou, "Transformation electromagnetics eigen-analysis of perfect electric conductor cavities", IET Microwaves, Antennas & Propagation 12, 1435 (2018).
• M.A. Barry, V. Berthier, B.D. Wilts, M. C. Cambourieux, R.  Pollès, O. Teytaud,  E. Centeno, N. Biais, A. Moreau, A. "Evolutionary algorithms converge towards evolved biological photonic structures",  arXiv preprint arXiv:1808.04689.

2017

• F. Omeis, R. Smaali, F. González-Posada, L. Cerutti, T. Taliercio, and E. Centeno, “Metal-insulator-metal antennas in the far-infrared range based on highly doped InAsSb,” Appl. Phys. Lett. 111, 121108 (2017).
• A. Pitelet, E. Mallet, E. Centeno, and A. Moreau, “Fresnel coefficients and Fabry-Perot formula for spatially dispersive metallic layers,” Phys. Rev. B Rapid Comm. 96,  041406 (2017).
• C. Lemaitre, E. Centeno, and A. Moreau, “Interferometric control of the absorption in optical patch antennas,” Scientific Reports 7, 10869 (2017).
• R. Smaali, F. Omeis, A. Moreau, E. Centeno, and T. Taliercio, “Miniaturizing optical antennas using hyperbolic metamaterial wires,” Phys. Rev. B 95, 155306 (2017).
• K. Edee, "Polynomial modal method for analysis of the coupling between a gap plasmon waveguide and a square ring resonator", Journal of Applied Physics 122, 153102 (2017).
• G Granet, MH Randriamihaja, K Raniriharinosy, "Polynomial modal analysis of slanted lamellar gratings", J. Opt. Soc. Am. A 34, 975 (2017).
• PC Theofanopoulos, CS Lavranos, KE Zoiros, GC Trichopoulos, G Granet, "Investigation of nonreciprocal dispersion phenomena in anisotropic periodic structures based on a curvilinear FDFD method", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 65, 36 (2017).

2016 

• R. Pollès, M. Mihailovic, E. Centeno, and A. Moreau, “Leveraging beam deformation to improve the detection of resonances,” Phys. Rev. A 94, 063808, (2016).
• A. Farhaoui, A. Bousquet, R. Smaali, A. Moreau, E. Centeno, J. Cellier, C. Bernard, R. Rapegno, F. Réveret, and E. Tomasella, “Reactive gas pulsing sputtering process, a promising technique to elaborate silicon oxynitride multilayer nanometric antireflective coatings,” J Phys D Appl Phys 50, 015306 (2016).
• R. Smaali, F. Omeis, A. Moreau, T. Taliercio, and E. Centeno, “A universal design to realize a tunable perfect absorber from infrared to microwaves,” Scientific Reports 6, 32589 (2016).
• R. Smaali, T. Taliercio, and E. Centeno, “Photo-generated metasurfaces for resonant and high modulation of terahertz signals,” Optics Letters 41, 3900 (2016).
• M. Dechaux, P-H Tichit, C. Ciracì, J. Benedicto, R. Pollès, E. Centeno, D. R. Smith, A. Moreau, "Influence of spatial dispersion in metals on the optical response of deeply subwavelength slit arrays", Phys. Rev. B 93, 045413 (2016).
• J. Defrance, C. Lemaître, R. Ajib, J. Benedicto, E. Mallet, R. Pollès, J.-P. Plumey, M. Mihailovic, E. Centeno, C. Ciracì, D. Smith, and A. Moreau, “Moosh: A Numerical Swiss Army Knife for the Optics of Multilayers in Octave/Matlab,” Journal of Open Research Software 4, 504 (2016).
• MH Randriamihaja, G Granet, K Edee, K Raniriharinosy, "Polynomial modal analysis of lamellar diffraction gratings in conical mounting", J. Opt. Soc. Am. A, 33 (9), 1679 (2016).
• D Prémel, G Granet, F Caire, "Matching curvilinear coordinates for the computation of the distribution of eddy currents in a cylindrical tube described by an arbitrary longitudinal internal/external profile", The European Physical Journal Applied Physics 73 (1), 10903 (2016).
• N Schmitt, C Scheid, S Lanteri, A Moreau, J Viquerat, "A DGTD method for the numerical modeling of the interaction of light with nanometer scale metallic structures taking into account non-local dispersion effects", Journal of Computational Physics 316, 396 (2016).

2015

• G. Granet, P. Melezhik, A. Poyedinchuk, S. Sautbekov, Y. Sirenko, and N. Yashina,"Resonances in reverse Vavilov-Cherenkov radiation produced by electron beam passage over periodic interface", International Journal of Antennas and Propagation 501, 784204 (2015).
• F. Caire, D. Premel, and G. Granet, "Fast computation of the fields diffracted by a multi-layered conductor with non-parallel rough interfaces. Application to eddy-current non-destructive testing simulation", IEEE Transactions on Magnetics 51,1–4 (2015).
• E. Centeno and A. Moreau, "Effective properties of superstructured hyperbolic metamaterials: How to beat the diffraction limit at large focal distance", Phys. Rev. B 92, 045404 (2015).
• J. Benedicto, R. Pollès, C. Ciraci, E. Centeno, R.D. Smith, A. Moreau, «Numerical tool to take nonlocal effects into account in metallo-dielectric multilayers», J. Opt. Soc. Am. A 8, 1581-1588 (2015).
• K. Edee and J. P. Plumey, "Numerical scheme for the modal method based on subsectional Gegenbauer polynomial expansion: application to biperiodic binary grating", J. Opt. Soc. Am. A 32, 402-410 (2015). 

   

Responsable

Joel Leymarie

Cette page est actuellement en restructuration, voici en attendant quelques éléments permettant d'apprécier les activités de recherche développées:

Membres actifs permanents

Pierre Disseix, Pr
Joël Leymarie, Pr, responsable du groupe
François Médard, MCf (depuis septembre 2012)
Martine Mihailovic, MCf, HDR
François Réverêt, IR-CNRS (depuis octobre 2010)

Doctorants, post-doctorants, membres invités

François Médard, doctorant (octobre 2007 - décembre 2010)
Georges Rakotonanahary, doctorant (novembre 2007 - avril 2011)
Laurent Orosz, doctorant (octobre 2010 - décembre 2013)
Emilien Mallet, doctorant (septembre 2011 - septembre 2014)
Elissa Roche, doctorante (octobre 2013 -       )
Omar Jamadi, doctorant (octobre 2014 -       )
Gaëlle Le Gac, post-doctorante (mars 2014 - juin 2015, ANR VESUVE)
Tatiana Shubina, chercheur invitée de l'Institut Ioffe de Saint-Petersbourg (3 mois cumulés sur la période 2010-2015)

4 thèses soutenues depuis 2010

2 doctorants dont 1 doctorante en co-encadrement avec l'équipe de "Croissance cristalline" de la thématique MINAMAT (axe PHOTON).

 Bilan chiffré 2010-2015

28 publications ACL: Physical Review Letters (1), NanoLetters (1), Journal of Physical Chemistry Letters (1), Physical Review B (6), Applied Physics Letters (5), Journal of Applied Physics (2),... ; 4 actes de congrés internationaux ACTI

Projets de recherche et collaborations

Projet Européen

• Initial Training Network « Clermont 4 » Physics of Microcavities. 2009-2013, 10 partenaires. Rôle : Participant.

Projets Nationaux

• ANR Blanc "VESUVE",Vertical cavity surface emission Laser operating in deep UV range", 4 partenaires (janvier 2012 - juin 2015)
• ANR P2N FIDEL (2012-2015) 

Autres projets

• Contrat de Plan Etat Région, Projet Innov@Pole, 2007-2013
• Contrat de Plan Etat Région, 2015-2020
• Laboratoire d'excellence GaNex (CNRS), 2011-2020
• Projet exploratoire CNRS "PEPS GaNact", 2014

 Collaborations 2010-2015

• Ioffe Institut Saint Petersbourg (Russie)
• LPN Marcoussis (France)
• CRHEA Valbonne (France)
• GES Montpellier (France)
• Georgia Tech Lorraine (Metz)
• Supelec (Metz)
• LPQM (Cachan)/LAC (Orsay)
• LPCNO (Toulouse)
• Institut Néel (Grenoble)

 Résumé des activités scientifiques

L’Opération Spectroscopie des Solides (OSS) a poursuivi ses activités de recherche sur les matériaux et nano-structures à base de semiconducteurs à grand gap tels GaN, (Al,Ga)N et ZnO. Outre les expériences de spectroscopie dont elle dispose (ellipsométrie, photoluminescence, réflectivité, transmission, spectroscopie femto-seconde et spectroscopie résolue spatialement), l'équipe a développé principalement son expertise dans les deux directions suivantes:

• des expériences d'optique non-linéaire de mélange à quatre ondes dégénérées dans le domaine de l'UV
• des expériences de micro-photoluminescence permettant l'étude de l'objet unique de taille micro- ou nano-métrique

Les domaines de recherche recouvrent les propriétés optiques et les états électroniques d'hétérostructures à puits quantiques (Al,Ga)N/(Al,Ga)N, les propriétés excitoniques de ZnO et GaN massifs ou en couches minces, le phénomène de condensation des polaritons dans des microcavités à base de GaN ou ZnO présentant le couplage fort lumière-matière et la spectroscopie de nano-fils et micro-piliers de GaN ou d'(In,Ga)N élaborés au laboratoire par la méthode de croissance aux hydrures (collaboration avec l'équipe "Croissance cristalline" du thème MINAMAT).

Nous travaillons de façon étroite avec les équipes de croissance (CRHEA, LPN, Georgia Tech) pour la conception des échantillons (microcavités, miroirs, structures à puits quantiques) et la mise au point des procédures de croissance. De façon systématique, des simulations viennent interpréter les observations expérimentales ou permettent d’extraire des paramètres physiques pertinents à partir des mesures. Nos activités de recherche se situent en amont des applications industrielles et ont pour objectif la démonstration d'effets physiques dans des structures de base tels l'effet laser à polaritons dans des microcavités à base de GaN et ZnO, l'effet laser dans des structures à cavités verticales émettant dans l'UV ou bien l'émission stimulée dans des micro-piliers de GaN. Ces structures de base serviront de "briques élémentaires" dans l'architecture de nouveaux composants pour l'opto-électronique.

RESEARCH TOPICS

GROUP MEMBERS

	Permanent members
			Guillaume Malpuech CNRS Senior Researcher, head of the group Guillaume's research topics are: strong light-matter coupling; polariton relaxation and lasing; spin-orbit coupling and topology; wide-bandgap materials; analog physics.
			Dmitry Solnyshkov Professeur, HDR, Université Clermont Auvergne, Institut Universitaire de France Dmitry's research fields: Bose-Einstein condensates of exciton-polaritons: their formation, coherence, statistical and dynamic properties (superfluidity, topological defects), with an applied goal, the manufacture of polariton lasers, interferometers, parametric oscillators, optical transistors, and other non-linear optical components, including for communications and quantum computing; topological systems (topological insulators, chains of dimers) and the associated effects (chiral edge states, spin currents); analog physics: the emulation of inaccessible systems and effects (magnetic monopoles, Klein tunneling effect, formation of topological defects after the Big Bang).
	PhD Students
			Matthieu Finck PhD student (2023-2026) Matthieu is currently working on: Topology in Mathematics and Physics Euler invariant for Dirac points in Kagome lattice
			Maria Vittoria Maggi PhD student (2024-2027) Maria is currently working on: Strong light-matter coupling in moiré TMD lattices
			Pavel Kokhanchik PhD student (2021-2024) Pavel is currently working on: implementation of novel photonic Rashba-Dresselhaus spin-orbit coupling for Hermitian and non-Hermitian topology control; vortices in photonic graphene;
	Post-doctoral researchers
			Daniil Bobylev Post-doc (2023-2025) Daniil is currently working on: Torons in liquid crystal cavities Landau levels and Harper-Hofstadter Hamiltonian in liquid crystal cavities
			Olha Bahrova Post-doc (2024-2025) Olha is currently working on: Frequency combs and solitons in GaN polariton waveguides Optical spin Hall effect in perovskites

GROUP PHOTO

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