Thèse de Doctorat 2014-17 (Armande hervé)

Conception de sources thermiques cohérentes par nanostructuration de matériaux

 Le rayonnement thermique est typiquement incohérent, contrairement aux émissions lasers.
Cependant la possibilité de contrôler cette émission thermique à la fois de manière directionnelle et monochromatique pourrait être intéressante notamment dans des applications pour le photovoltaïque.
Seuls certains matériaux nous intéressent, ceux qui possèdent des ondes de surface (appelées phonon-polaritons de surface pour les matériaux polaires et plasmon-polaritons de surface pour les métaux). La particularité de ces ondes de surface, c’est qu’elles n’existent qu’en champ proche (sub-longueur d’onde). Pour créer une excitation résonante de ces ondes de surface, qui permettra le rayonnement en champ lointain, une solution est de graver un réseau.
Les  structures étudiées sont donc des matériaux nanostructurés en surface.

 

1D and 2D gratings

Réseaux 1D et 2D

L’objectif est de contrôler les propriétés radiatives de ces corps et donc de pouvoir concevoir des corps avec des propriétés émissives très particulières, telles que des structures capables d’émettre sur une bande très étroite de longueur d’onde et d’être très réfléchissantes à d’autres longueurs d’onde.
Émissivité en fonction de la longueur d'onde d'une surface plane de SiC

Émissivité en fonction de la longueur d’onde d’une surface plane de SiC

Emissivité en fonction de la longueur d'onde d'une surface plane de SiC

Émissivité en fonction de la longueur d’onde, à différents angles d’incidence, d’une surface plane de SiC avec un réseau

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il s’agit dans un 1er temps de calculer, numériquement, en utilisant la méthode RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis) l’émissivité de ce type de structures.
Le but étant de trouver des configurations de réseaux optimales, il n’existe pas d’approche linéaire du problème. Nous l’avons donc abordé sous différents angles dissociant:
-les différentes configurations envisageables
-l’influence des paramètres
-les matériaux intéressants.
L’objectif principal de la thèse est de trouver les meilleures combinaisons de matériaux et les meilleures configurations de réseau afin d’obtenir des structures exhibant des propriétés radiatives les plus proches de celles souhaitées.
Ces structures pourront ensuite être conçues grâce au FIB (Focused Ion Beam) qui devrait être acquis dans le cadre du LABEX. Cela permettra, une fois les échantillons testés, de valider le modèle numérique réalisé.

 


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