Étude de la luminescence de nanocristaux semi-conducteurs couplés avec des structures plasmoniques à températures ambiante et cryogénique

Les nanocristaux semi-conducteurs colloidaux possedent des proprietes photo-physiques qui en font des objets de choix pour des applications variees, comme le marquage biologique, le photovoltaique ou encore l'optique quantique. Dans cette these, nous etudions les modifications, introduites par des reseaux d'or, de la fluorescence de nanocristaux CdSe/CdS a coquille epaisse. Nous presentons tout d'abord les proprietes fondamentales de ces nanocristaux de CdSe/CdS puis la maniere dont leurs proprietes d'emission peuvent etre controlees par l'environnement electromagnetique, en detaillant en particulier le cas d'un couplage avec des plasmons de surface. Des simulations realisees par nos collaborateurs du LICB dans le cadre d'un projet ANR sont ensuite comparees a nos mesures experimentales. Nous observons que le couplage des nano-emetteurs individuels au reseau d'or permet a la fois d'accelerer l'emission spontanee et de mieux la collecter. Les structures metalliques sont optimisees pour que les ameliorations detectees soient peu sensibles a la position de l'emetteur. Un effet supplementaire est le controle de la polarisation de l'emission qui se revele etre fixee pa r le reseau. Nous rapportons egalement des changements dans la statistique temporelle d'emission des photons et notamment la suppression totale du scintillement. Les metaux etant connus pour leurs pertes ohmiques, des experiences ont ete realisees pour montrer que les pertes non radiatives qu'elles entrainent peuvent etre reduites a basse temperature. Nous avons examine le cas d'une surface d'or plane ainsi que des reseaux lineaires et circulaires. Enfin, une nouvelle methode de post-traitement a ete developpee en parallele. Elle permet par exemple d'etudier les variations de l'efficacite quantique bi-excitonique dans des nanocristaux enrobes d'or suivant l'etat de charge de l'emetteur.