NANOSTRUCTURATION DE SURFACE POUR
LA RÉALISATION DE LASERS ORGANIQUES
Stage effectué dans le Laboratoire de Physique des Lasers de l’Université Paris 13, équipe LUMEN
Objectifs
• Réaliser un laser solide organique– Il faut une cavité efficace– Il faut un bon milieu à gain
• Problèmes :– Épaisseur du matériau organique submicronique,
donc cavités « classiques » pas adaptées– Quenching à forte concentration.
La cavité
• Structure planaire (spin-coating)Le spincoating ou centrifugation consiste à verser la solution de
polymère sur un substrat mis en rotation par une tournette. Le liquide en excès est éjecté sous l'action de la force centrifuge, et l'épaisseur du dépôt est alors fonction de la vitesse de rotation du substrat et du temps de dépôt
2. FVIN (4-di (4’-tert-butylbiphenyl-4-yl) amino-4’-dicyanovinylbenzene)
N
C N
C N
• DCM (4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran )
Matériaux laser
Intérêt : bonne section efficace
Problèmes : quenching empêche les fortes concentrations
Intérêt : structure géométrique 3D permet d’empêcher le quenching donc possibilité de dépôt du matériau à l’état pur
Emission Spontanée Amplifiée (A.S.E) et Rétrécissement spectral d'un film mince
de polymère
0
0 , 2
0 , 4
0 , 6
0 , 8
1
1 , 2
1 , 4
1 , 6
1 , 8
2
3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0
W a v e l e n g t h / n m
Ab
so
rba
nc
e
0
0 , 2
0 , 4
0 , 6
0 , 8
1
1 , 2
flu
ore
sc
en
ce
an
d A
SE
s
pe
ctr
a (
A.U
.)
a b s o r p t i o n
f l u o r e s c e n c e
A S E
( )2
2( , ) ² ² ² ( , ) 0E x y ko nj E x y
xβ∂ + − =
∂
(où j = 1,2,3 suivant la région de l'espace )
2. Condition de guidage n2>n3>n1 et
1. Equation de propagation
3 2kon konβ< <
( ) ( )2bragg neffλ α Λ3. Relation de Bragg
Matériaux utilisés
• Pour l’émission rouge : – DCM : efficace mais tendance au quenching.– Fvin : pur ou en dopage.
• Pour l’émission bleue :– PCAP : durée de vie très faible.– POC et PODC : film non-uniforme en
épaisseur.
Echantillon de POC(Poly Octyl Carbazole) et de PODC
Pas d’ASE observée
Dégradation très rapide des matériaux
Test A.S.E
A.S.E POUR LE PMMA/DCM (5%) A.S.E POUR LE FVIN 20%
1 . 0
0 . 8
0 . 6
0 . 4
0 . 2
0 . 0
No
rma
lize
d In
ten
sity
9 0 08 0 07 0 06 0 0W a v e l e n g t h ( n m )
0
0 , 2
0 , 4
0 , 6
0 , 8
1
1 , 2
1 , 4
1 , 6
1 , 8
2
3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0
W a v e l e n g t h / n m
Abs
orba
nce
0
0 , 2
0 , 4
0 , 6
0 , 8
1
1 , 2
fluor
esce
nce
and
ASE
sp
ectr
a (A
.U.)
a b s o r p t i o n
f l u o r e s c e n c e
A S E
A.S.E POUR LE FVIN 100% (PUR)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Norm
alize
d In
tens
ity
900800700600500400Wavelength (nm)
Caractérisation des réseaux de Bragg
a) SUR LE PMMA (poly méthacrylate de méthyle) DOPE AVEC LE DCM POUR UNE CONCENTRATION DE 5% (polymère émettent dans le rouge)
E = 3.34 mJ/cm² temps d’exposition = 80 s pas du réseau est d’environ 1.04 μm La profondeur du réseau est d’environ 52.5 nm L'épaisseur de ce polymère est 600 nm
( ) ( )2bragg neffλ α Λ
b) SUR LE PMMA DOPE AVEC LE FVIN POUR UNE CONCENTRATION DE 20% (polymère émettant dans le rouge)
E = 3.26 mJ/cm²Pour un temps d'exposition de 80 secondes Le pas du réseau est d’environ 1.07 μmLa profondeur du réseau est d’environ 229 nmL'épaisseur de ce polymère est 600 nm
c) LE FVIN POUR UNE CONCENTRATION DE 100% (Pur) (polymère émettant dans le rouge)
E = 3.26 mJ/cm² Pour un temps d'exposition de 80 secondes Le pas du réseau est d’environ 1.07 μm La profondeur du réseau est d’environ 383 nm L'épaisseur de ce polymère est 600 nm
d) SUR LE PCAP (polymère émettent dans le bleu)
E = 3 mJ/cm²Temps d'exposition au laser excimère 80sec
Le pas du réseau est d'environ 249 nmLa profondeur du réseau est d'environ 94 nm