WO2014072201A1 - Dispositif de generation de plasmons commandee electriquement a base de transistor a effet de champ a nanotube de carbone - Google Patents

Dispositif de generation de plasmons commandee electriquement a base de transistor a effet de champ a nanotube de carbone Download PDF

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plasmonic
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Alexandre Bouhelier
Padmnabh RAI
Achim HARTSCHUH
Nicolai HARTMANN
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bourgogne
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bourgogne
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
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    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/221—Carbon nanotubes

Definitions

  • the invention relates to the field of plasmonics for controlling the properties of surface plasmons. More particularly, the invention relates to the production of an electrically controlled plasmon source.
  • a surface plasmon is a collective oscillation of free electrons confined to the surface of a metal. Under certain conditions, a light wave can couple to the surface plasmons. Plasmonics seeks to develop components necessary for the control of the phenomenon, in particular by means of surface structuring at nanoscale scales.
  • Plasmonic applies for example in integrated photonics where the information processing is performed optically on a chip.
  • surface plasmons can be used advantageously in view of the high confinement potential of the electromagnetic field they possess.
  • a first principle is based on an optical excitation in which the wave vector of an incident photon resonates with that of the plasmon and transfers its energy to the surface wave.
  • the transfer is favored either by a structuring of the diffraction grating surface or point diffracting object, or by evanescent coupling in total internal reflection in a high index material.
  • All these technical solutions require the use of light sources (typically laser) and injection devices (lens, mirror, prism) that are not compatible with a logic of miniaturization and integration on a chip.
  • Efforts have been made to attempt to respond to the miniaturization of optical plasmon sources.
  • Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) lasers have been proposed in particular, but require an electronic control layer that is physically separate from the plasmonic layer and also require macroscopically sized optical coupling elements.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • plasmonics has been widely developed in recent years including the design and production of integrated optical devices (plasmon guides, modulators, filters, switches, etc.), the optical exitation of surface plasmons is not very compatible with a logic of integration and the problem of the plasmon source remains a strong constraint limiting the development of technology outside of laboratory prototypes.
  • the second major principle of plasmon excitation is based on electron coupling.
  • surface plasmons have been discovered using accelerated electron beams. This approach has recently been adapted to imaging.
  • the nanoscale resolution provided by a focused beam of accelerated electrons made it possible to obtain surface plasmon maps with unequaled detail.
  • This type of excitation requires an ultrahigh vacuum chamber and an electron gun and is poorly adapted to the integration problem. Generally, this kind of basic studies is done using an electron microscope.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the object of the invention is to provide a plasmon generation device compatible with miniaturization.
  • a device for generating surface plasmons by electrical injection comprising at least one field effect transistor arranged on a substrate comprising a source electrode, an electrode drain, a gate electrode and a channel comprising at least one connected carbon nanotube electrically to the source electrode and the drain electrode, wherein the device comprises a set of plasmonic guide (s),
  • a plasmonic guide of the assembly comprising a metallic material
  • the channel designated as emitting part emitting an optical wave by electroluminescence when electric charges are injected into the channel, the optical wave being able to couple to at least one surface plasmon mode in an associated plasmonic guide,
  • a plasmonic guide of the assembly being adapted to propagate at least one surface plasmon mode by coupling with the optical wave emitted by an associated transmitting part.
  • An advantage of the invention consists in being able to overcome the excitations of any non-integrable optical plasmons and / or complex, or operation in extreme medium (ultra-high vacuum, low temperature), due to electrical excitation of plasmons.
  • the localized nature of the light emission in the emitting part of the carbon nanotube responds to the problem of miniaturization of the plasmon source.
  • the device according to the invention is thus integrated according to a planar architecture.
  • the possibility of electrically exciting a surface plasmon with a planar approach is a significant advance in the prospect of miniaturizing and integrating the entire plasmonic chain on a chip.
  • the device according to the invention is based on a fundamental component of nanoelectronics, the field effect transistor based on carbon nanotubes (CNTFET).
  • CNTFET carbon nanotubes
  • This CNTFET component is technologically mature, compatible with CMOS technology and adaptable on several supports (silicon, glass ).
  • the size of the CNTFET is defined by the dimensions of the channel.
  • the lateral dimension corresponds to the diameter of the carbon nanotube, ie about 1 nm, and the length may vary from several tens of nanometers to a few micrometers. This great variability allows the integration of CNTFET on a large scale.
  • Another advantage of the device according to the invention compared to other approaches is the low electrical power required for operation of the device, compared to other types of integrated plasmon sources.
  • the light emission and its coupling to a plasmon is obtained for control voltages of a few volts and currents from a few hundred nano-Ampere to a few micro-Amperes.
  • the power consumed a few microWatt, in combination with the small size of the CNTFET, allows the parallelization of plasmon sources on a chip, a crucial step to develop an information processing platform based on a hybrid electronic / plasmonic architecture .
  • a plasmonic guide comprises a metal element disposed above the channel.
  • the set of plasmonic guides comprises at least one electrode of the field effect transistor called plasmonic electrode.
  • the assembly corresponds to the source and / or the drain.
  • the assembly corresponds to the grid.
  • the device comprises a plurality of plasmonic gate electrodes arranged in parallel along the channel.
  • the minimum distance between an emitting part of the channel and an associated plasmonic guide is less than 100 nm.
  • a plasmonic guide of the assembly comprises a metallic material of dielectric constant having a real part and an imaginary part such that said imaginary part is less than at least a factor 5 to said real part in absolute value for a wavelength equal to 900 nm.
  • the metallic material comprises gold and / or silver and / or copper
  • the gate electrode is disposed between said substrate and the channel.
  • the gate electrode is disposed above the channel on the side opposite the substrate.
  • a plasmonic guide has a rectangular film shape.
  • a plasmonic guide has a nanowire shape.
  • the channel has a dimension greater than 1 ⁇ and a position of the emitter portion of the channel depends on a bias voltage applied between the gate and the source and a bias voltage applied between the drain and the source.
  • the channel has a dimension less than 1 ⁇ and the plasmonic guides of the set are associated with the same transmitting part of said channel.
  • a plasmonic guide has a first portion based on a first metallic material forming a resonant structure capable of exciting a localized surface plasmon mode and a second part based on a second metallic material forming a guide capable of propagating a surface plasmon mode by non-radiative deexcitation of the localized surface plasmon mode.
  • a device for generating modulator plasmons comprising means for controlling the intensity of the surface plasmon by controlling the bias voltage V G applied between the gate and the source of the field effect transistor.
  • the field effect transistor based on carbon nanotubes has unique transport characteristics, particularly with regard to its high-frequency modulation (MHz-GHz). Since the optical properties derive directly from the electronic characteristics, the device according to the invention makes it possible to modulate the surface plasmon at these high frequencies and thus to encode an infomation by a surface plasmon at frequencies close to GHz. By comparison, the fastest plasmonic modulators of the state of the art operate at a few KHz. According to another aspect of the invention, there is also provided a plasmonic circuit comprising at least one device for generating surface plasmons as described above.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of the invention in which a plasmonic guide is formed of a metal element disposed above the channel
  • FIG. 2 illustrates an embodiment of the device according to the invention in which a plasmonic guide corresponds to the plasmonic electrode of the drain; and wherein the gate electrode is disposed between the substrate and the channel.
  • FIG. 3 illustrates a variant of the device according to the invention wherein a plasmonic guide corresponds to the gate plasmonic electrode, and the gate electrode is disposed between the substrate and the channel.
  • FIG. 4 illustrates a variant of the device according to the invention in which a plasmonic guide corresponds to the gate plasmonic electrode, which is arranged above the channel on the side opposite to the substrate.
  • FIG. 5 illustrates a variant of the device according to the invention in which a plurality of grids disposed above the channel on the opposite side to the substrate corresponding to the plasmonic electrodes.
  • FIG. 6 illustrates a variant of the device according to the invention in which the gate electrode is disposed above the channel and the drain electrode corresponds to the plasmonic electrode.
  • FIG. 7 illustrates a variant of the device according to the invention in which the gate electrode corresponds to the plasmonic electrode, is arranged above the channel and has a nanowire shape.
  • FIG. 8 illustrates a variant of the device according to the invention in which a plasmonic guide corresponds to the plasmonic drain electrode, and comprises two parts, a resonant cavity part and a plasmon guide part.
  • FIG. 9 illustrates an example of electric polarization of the field effect transisor according to the invention.
  • FIG. 10 illustrates a variant of the device according to the invention in which the channel of the field effect transistor is short.
  • FIG. 1 shows a modulator device according to the invention.
  • FIG. 12 represents a plasmonic circuit according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  • FIG. 1a illustrates the device seen in section
  • Figure 1b illustrates the device seen from above.
  • the device comprises at least one field effect transistor (FET) for an English field effect transistor, arranged on a substrate 10.
  • FET field effect transistor
  • the substrate is arbitrary, and comprises, for example, glass, quartz, silicon, arsenide, gallium or polymers.
  • the field effect transistor comprises a source electrode S, a drain electrode D, a gate electrode G and a channel 1 1 in which the electric carriers (electrons, holes) circulate.
  • the substrate 10 is a highly doped semiconductor which plays the role of the gate.
  • the channel 1 1 comprises at least one carbon nanotube or CNT for Carbon Nanotube in English language.
  • the channel comprises a network of CNTs.
  • the carbon nanotubes are connected at one end to the FET source and at the other end to the FET drain. Carbon nanotubes are for example made using the HiPCO process for High Pressure Carbon Oxide in English.
  • the gate G controls the conduction of the channel 1 1.
  • the gate is deposited on the substrate 10, and an insulator 12 is placed on the gate G.
  • the insulator 12 avoids the leakage currents when a potential difference is applied between the drain D and the source S and makes it possible to effect a capacitive coupling between the gate G and the channel 1 1 in order to control the density of the charges in the conduction channel.
  • the gate electrode is disposed between the substrate 10 and the channel 11.
  • the device of FIG. 1 comprises a set of plasmonic guides comprising a plasmonic guide called PG.
  • the plasmonic guide PG comprises a metal element disposed above the channel 1 1, on the opposite side to the substrate.
  • the plasmonic guide is for example disposed in direct contact with the channel 1 1 or separated from the channel 1 1 by a dielectric layer.
  • the assembly may comprise a plurality of plasmonic guides. To obtain a surface plasmon source according to the invention, an optical appearance and a plasmonic appearance are associated.
  • the emitting part when electric charges are injected into the channel 1 1, at least a portion 13 of the channel 1 1, called the emitting part, emits an optical wave by electroluminescence.
  • optical wave is meant a light wave comprising wavelengths between 400 nm and 5 ⁇ .
  • the electroluminescence of a portion 13 of the channel 1 1 is obtained by polarizing the transistor according to certain conditions described below and by adapting the geometry and the nature of the channel.
  • the optical wave emitted by electroluminescence is able to couple to at least one surface plasmon mode in a plasmonic guide PG, which is then the plasmonic guide associated with this emitter portion 13 of the channel that generates the optical wave.
  • the coupling is carried out as follows: a photon resulting from the electroluminescence of the emitting portion 13 of the channel 1 1 enters the metal of the plasmon electrode PE by skin effect in the form of an evanescent wave.
  • the wave vector distribution of electroluminescence emitted photons comprises those which are resonant with the polariton surface plasmon, called SPP according to the acronym for Plasmon Polariton Surface Plasmon, of the plasmonic guide PG, the photon energy is coupled to this coherent oscillation of free electrons.
  • the polariton surface plasmon SPP propagates on the metal of the plasmonic guide PG.
  • the SPP polariton surface plasmons are characterized by a particular wave vector and are of propagative type. There is a dispersion relation that links the surface plasmon wave vector to the wavelength used for its excitation, ie for the optical wave to couple to the surface plasmon SPP.
  • the dispersion curve requires that to excite a surface plasmon at a given energy with a photon, the latter must fulfill the phase agreement condition and possess the appropriate wave vector.
  • a plasmonic guide is a guide adapted to propagate at least one surface plasmon mode SPP by coupling with the optical wave emitted by the associated transmitting part. It is said that the guide has plasmonic properties.
  • the surface plasmon mode SPP can propagate to different interfaces of the guide.
  • the plasmon mode is excited at the upper interface between the metal and the external medium.
  • the plasmon mode propagates between the metal and the substrate.
  • An essential characteristic of the plasmonic guide concerns the material that composes it: the plasmonic guide (s) are based on metallic material. Indeed, the metallic character of the plasmonic guide PG is a necessary condition for a surface plasmon mode SPP to propagate therein.
  • each plasmonic guide may be made of a different metallic material. According to another variant, all the plasmonic guides are made of the same metallic material, which simplifies the manufacture.
  • the photon / plasmon coupling is a near-field type coupling, which is carried out when the emitting part 13 of the channel 1 1 is positioned near the plasmonic guide PE.
  • a transmitting portion 13 of the channel located near the plasmonic guide is an emitting part of the channel associated with the plasmonic guide PG.
  • the efficiency of the coupling depends on the distance between the plasmonic guide and the associated emitting part.
  • the minimum distance between a plasmonic guide PG and the emitting part 13 of the associated channel is less than 100 nm.
  • the location of the emitting portion 13 depends on the polarization conditions of the FET and the geometry of the channel. These parameters are adapted so that the portion 13 emitting the channel 1 1 is positioned near the plasmonic guide.
  • the drain electrodes D, source S and gate G can be optimized to improve the electrical transport conditions of the transistor.
  • hooked layers 14 and 15 are respectively disposed between the substrate and the source S, and between the substrate and the drain D, as illustrated in FIG.
  • These hook layers have the function of reducing the Schottky barrier and improving the conditions of electronic transport in the transistor.
  • the electroluminescence is carried out according to wavelengths of the visible or infra-red spectrum.
  • the main advantage of near-near-infrared emission is the potential exploitation of the technique by current standards (telecom wavelength).
  • the advantage of a visible emission is that the excited plasmon can then strongly couple to electron resonances in molecular hybrid systems.
  • the electroluminescence wavelength depends on the geometry of the nanotube, for example the diameter of the nanotube.
  • the optical properties of carbon nanotubes are imposed by the chirality of the latter.
  • the luminous emission results from an electronic transition between the Van Hove singularities (E1 1). The energy of this transition strongly depends on the diameter and shifts towards the low energies when the diameter grows.
  • the metallic material of the plasmonic guide PG has certain properties at optical frequencies and more particularly a weak imaginary part so that the propagation of the surface plasmon takes place without too much attenuation.
  • propagation of plasmon occurs under good conditions when the dielectric constant ⁇ of the metallic material of the plasmonic guide has a real part R (E) and an imaginary part ⁇ ( ⁇ ) such that the imaginary part is less than minus a factor 5 at the real part in absolute value for a wavelength equal to 900 nm;
  • / 5 for A 900 nm.
  • the metallic material of a plasmonic guide comprises gold and / or silver and / or copper.
  • the set of plasmonic guide (s) comprises at least one of the electrodes of the FET denominated (s) then electrode (s). ) plamonic (s) PE.
  • at least one guide of the set corresponds to the source and / or the drain and / or the grid of the FET.
  • the set of plasmonic guides comprising at least one plasmonic electrode PE and a plasmonic guide which does not constitute an electrode of the FET.
  • the set of plasmonic guide (s) corresponds to the source electrode S and / or the drain electrode D.
  • an electrode of a FET as a plasmonic electrode PE for propagating a surface plasmon induces an additional characteristic concerning the metal of the electrode, relative to the value of the dielectric constant of the metal at the optical frequencies as previously described. .
  • hooked layers 14 and 15 are arranged respectively between the substrate and the source S, and the substrate and the drain D, as illustrated in FIG. function to reduce the Schottky barrier and improve the conditions of electronic transport in the transistor. But this improvement is obtained to the detriment of the plasmon excitation.
  • the materials used according to the state of the art are palladium Pd or Ti titanium. These materials do not exhibit satisfactory plasmonic properties (see Table I).
  • the thickness of the Pd or Ti bonded layer disposed between the substrate 10 and the PE plasmonic electrode (source and / or drain) is less than or equal to 10 nm.
  • Ti or Pd can not be used as metallic material for the plasmonic electrode (s) PE (see Table I) -
  • the set of plasmonic electrodes corresponds to the source S and / or the drain D, excluding the gate.
  • An exemplary device is a 170 ⁇ thick glass substrate on which is deposited an ITO gate of 10-15 nm.
  • the insulator 12 consists of a SiOx layer of 100 to 300 nm.
  • a 10 nm thick layer of Pd layer is disposed between the insulator 12 and the drain electrode (layer 15), and between the insulator 12 and the source electrode (layer 14).
  • the source S and drain D electrodes both consist of a layer of gold (Au) with a thickness of 50 nm.
  • the polarization conditions of the FET are adapted so that the emitting part of the channel 1 1 is positioned near the drain D, which then corresponds to the plasmonic electrode PE.
  • the drain electrode PE is thus associated with the portion 13 in the vicinity for obtaining a surface plasmon by coupling. Once excited, a surface plasmon SPP propagates along the drain electrode D.
  • the same principle of operation can be obtained with the source S, when on the one hand it has plasmonic properties, and on the other hand if the polarization conditions of the FET are adapted so that the emitting part of the channel 1 1 is positioned near the source S.
  • the set of plasmonic guide (s) corresponds to the plasmonic gate electrode G which then has a geometry adapted to propagate a SSP surface plasmon mode.
  • the polarization conditions of the FET and the geometry of the channel are adapted so that the emitting portion of the channel 1 1 is positioned near the gate G, so as to be associated with the G grid plasmonic electrode.
  • the drain electrodes D and source S may also have plasmonic properties.
  • the drain electrodes D, source S or gate G are able, alternatively, or in groups of two, or all three simultaneously, to match the set of plasmonic guides.
  • the gate electrode is disposed between the substrate and the channel.
  • the gate electrode G is disposed above the channel 1 1, and on the opposite side to the substrate 10.
  • the insulating layer 12 is then also arranged above the channel 1 1, between the channel 1 1 and the gate electrode G.
  • the set of plasmonic guide (s) corresponds to the gate electrode electrode G, whose material and geometry are adapted to propagate a surface plasmon mode SPP.
  • the polarization conditions of the FET and the geometry of the channel are adapted so that the portion 13 emitting the channel 1 1 is positioned near the gate G, so as to be associated with this electrode.
  • the thickness of the insulating layer 12 which separates the gate G plasmonic electrode and the channel is adapted so that the portion 13 emitting the channel 1 1 is positioned near the gate G, so as to be associated with this electrode.
  • 1 1 must be less than 200 nm.
  • An advantage of the structure in which the gate electrode G corresponds to the plasmonic electrode PE (the gate electrode which can be arranged between the substrate and the channel or above the channel), consists in the possibility of making a plurality gate electrode electrode of the field effect transistor, as shown in FIG. 5.
  • the gates G are arranged in parallel along the channel 1 1.
  • the gate Gi i index of the plurality of grids
  • the Surface plasmon mode is spreading.
  • the gate electrode G is disposed above the channel 1 1 but does not correspond to a plasmonic electrode.
  • the source S and / or the drain D correspond to the set of plasmonic electrode (s), and their structure is identical to that illustrated in FIG.
  • Several electrode geometries are compatible with the propagation of a surface plasmon mode SPP.
  • the plasmonic guides have a shape adapted for the propagation of a plasmon mode SPP.
  • a first example is a plasmonic guide of rectangular shape of thickness d.
  • the thickness d is less than 70 nm.
  • the length is defined as the direction of propagation of the plasmon SPP, and the width the perpendicular dimension.
  • the width of the plasmonic electrode is greater than 1.5 times the electroluminescence wavelength. Indeed for a rectangular shape there is a cutoff width below which the plasmon mode is strongly attenuated. Beyond this width, the propagation length of the plasmon no longer depends on the width of the electrode, which facilitates the propagation.
  • Another example is a form of furrow electrode or "grooves" in English.
  • the surface plasmon mode is excited in the trough of the subwavelength dimension groove and propagates over distances greater than the rectangular plasmonic guides.
  • a plasmonic electrode in the form of a nanowire is a plasmonic electrode in the form of a nanowire.
  • Figure 7 illustrates such an example.
  • G PE
  • This approach makes it possible to reduce the dimensions of the device 1 and to improve the plasmonic properties, in particular by using a monocrystalline metal nanowire.
  • a gold or silver nanowire having a diameter of between a few tens to a few hundreds of nm and a length of 1 to 2 ⁇ is capable of propagating a surface plasmon by coupling with an optical energy wave corresponding to that of the electroluminescence.
  • the advantage of propagating a surface plasmon in a nanowire is that there is no cutoff diameter. Whatever the diameter, a plasmon mode can be excited and propagate in the nanowire.
  • a plalsmonic guide PG for example the plasmonic drain electrode, has a first portion 70 based on a first metallic material forming a structure resonant able to excite a localized surface plasmon mode and a second part 71 based on a second metallic material forming a guide able to propagate a surface plasmon mode (SPP) by non-radiative deexcitation localized plasmon mode.
  • the localized surface plasmon modes are particular modes that are characteristic of nanoparticles 70 consisting of spatially limited three-dimensional metal nanostructures, such as, for example, a gold nanoparticle or a silver nanoparticle.
  • the plasmon modes in these cavities 70 are spatially confined modes and have one (or more) spectral resonance (s) for which the interaction between an electromagnetic wave (a photon) and the nanoparticle is maximized.
  • the resonance is in wavelength (spectral resonance) and does not impose particular constraints on the direction of the wave vector.
  • the spectral position of the resonance strongly depends on the size, the composition and the geometry of the nanostructure 70. By modifying these parameters, it is relatively easy to control precisely at what wavelength the nanostructure 70 resonates.
  • the photons emitted during the electroluminescence process have a "reservoir” in which they can issue.
  • the localized plasmon and the local density of photonic states associated with it form this "reservoir”.
  • the first portion 70 of the PE plasmonic electrode has an elongate, typically oval shape, or a spherical shape.
  • the localized plasmon loses its energy in non-radiative form by coupling to SPP surface plasmons propagating in the second part 71 of the plasmonic electrode.
  • the second part 71 has for example a rectangular shape.
  • One advantage of the two-part plasmon electrode is the improvement of the electroluminescence / plasmon coupling efficiency of the propagating surface.
  • the emission of an optical wave by electroluminescence in a transmitting part 13 of the channel 1 1 of the nanotube-based FET is obtained by injection of carriers into the channel, according to certain voltage conditions. polarization of the transistor and structure of the carbon nanotubes.
  • the channel 1 1, called the long channel, has a length greater than 1 ⁇ .
  • V GS V G -Vs
  • FIG. 8 are shown electrons e " and holes h + circulating in the device, the channel is for example composed of a single nanotube of single-walled carbon or SWCNT according to FIG. Anglo-Saxon acronym for "Single Wall Carbon Nano Tube".
  • the set of plasmonic electrodes comprises the source S and the drain D, which comprise, for example, a layer of gold (thickness 50 nm) deposited on a layer of hung palladium (thickness 10 ⁇ ).
  • the position of the transmitting part 13 of the channel 1 1 depends on the bias voltage V GS applied between the gate G and the source S and the bias voltage V D applied between the drain D and the source S.
  • electroluminescence at a wavelength of 980 nm near the source is obtained for:
  • V GS - 5V
  • V DS 10V
  • l DS 1 ⁇ with a channel consisting of a nanotube 0.7nm diameter to 1 .3 nm and length 3 micrometers.
  • an electroluminescence generated near the source is obtained for a gate voltage imposing a conduction current carried by the electrons (P-type channel).
  • the latter recombine with the minority carriers (holes) near the source S.
  • a surface plasmon SPP is generated in the source S plasmonic electrode by coupling with a photon hv generated by electroluminescence (EL).
  • an electroluminescence generated near the drain D is obtained for a gate voltage imposing a conduction current carried by the holes (P-type channel). The latter recombine with the minority carriers (electrons) near the drain D.
  • an electroluminescence generated near the gate is obtained for a gate voltage imposing an ambipolar transport regime.
  • the precise control of the gate voltage makes it possible to determine the recombination zone of the carriers along the channel.
  • the electroluminescence is generated either on the drain, on the source, or between the two.
  • the advantage of a long channel is electrical control of the position of the electroluminescent zone along the channel.
  • the spatial multiplexing in the different grids is carried out by controlling the ambipolar regime.
  • the channel 1 has a length less than 1 ⁇ .
  • electroluminescence is mainly emitted by an impact ionization process.
  • the band structure of the carbon nanotube is strongly modified at the electrodes thus creating a very intense local electric field. This electric field accelerates carriers that couple to excitons.
  • Exciton de-excitation is responsible for light emission.
  • the recombination zone being comparable to the length of the channel, it is possible to simultaneously excite a plasmon SPP in all the electrodes S, G and D, if they have plasmonic properties, and possibly in a plasmonic guide which does not correspond to an electrode of the FET.
  • the plasmonic guides of the set are associated with the same emitting part 1 3.
  • FIG. 10 illustrates a device 1 according to the invention with a short-channel FET, with source, drain and gate electrodes being plasmonic electrodes.
  • the source and the drain are in this example of rectangular shape, and the gate electrode is in the form of nanowire.
  • the emitting zone 13 is by construction associated with the three plasmonic electrodes, and three SPP plasmons are simultaneously generated in the three electrodes S, G and D.
  • V GS -5V
  • V DS 1 0V
  • the advantage of a short channel is that the electroluminescence process is more efficient than in an ambipolar regime typical of a long channel. This process makes it possible to generate excitons of higher energy and consequently to simultaneously excite surface plasmons in two spectral bands.
  • FIG. 11 illustrates a device for generating modulator plasmons comprising means for controlling the intensity of the surface plasmons, by controlling the bias voltage V G applied between the gate G and the source S.
  • the control means are for example a radiofrequency signal generator controlling the gate electric potential and consequently the conduction of the transistor.
  • the field effect transistor based on carbon nanotubes has unique transport characteristics, in particular concerning its high-frequency modulation (MHz-GHz).
  • the optical properties derive directly from the electronic characteristics.
  • the control of the electric grid voltage makes it possible to operate the transistor according to two modes of operation.
  • a first regime called switching or gate potential evolves between two binary states defined by the value of the current i DS .
  • the amplitude of the electroluminescence signal directly dependent on the current i DS thus makes it possible to modulate the surface plasmon.
  • the device according to the invention modulates the surface plasmon at these high frequencies and is therefore capable of encoding infomation by a surface plasmon at frequencies close to GHz.
  • the fastest plasmonic modulators of the state of the art operate at a few KHz.
  • the plasmon generation device as described above constitutes a basic element for producing a plasmonic circuit, just as a transistor constitutes a basic element for an electronic circuit.
  • the plasmon created and propagated in the plasmonic electrode may be modulated to encode information, spatially multiplexed using a router such as a network, transformed into an electrical or optical signal, detected, etc. .
  • FIG. 12 illustrates an example of a plasmonic circuit comprising a device for generating surface plasmons according to the invention.
  • the surface plasmon mode SPP propagates on a plasmonic guide PG deposited on the channel 11.
  • the surface plasmon is distributed in the circuit by a router 120 (for example a network) to be filtered and / or modulated by a filter and / or modulator 121, and then converted into electrical information by an integrated photodetector 122.
  • a router 120 for example a network
  • a filter and / or modulator 121 for example a network
  • an integrated photodetector 122 for an application in integrated photonics, before detection plasmon SPP is shaped to control a downstream component or carry optical information in a metal circuit before being converted back into an electrical information by an integrated photodetector.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de génération de plasmons de surface par injection électrique, comprenant au moins un transistor à effet de champ disposé sur un substrat (10) comprenant une électrode de source (S), une électrode de drain (D), une électrode de grille (G) et un canal (11) comprenant au moins un nanotube de carbone connecté électriquement à ladite électrode de source (S) et à ladite électrode de drain (D), caractérisé en ce que ledit dispositif (1) comprend un ensemble de guide(s) plasmonique(s) (PG), un guide plasmonique (PG) de l'ensemble comprenant un matériau métallique, au moins une partie (13) du canal (11) dénommée partie émettrice émettant une onde optique (EL) par électroluminescence lorsque des charges électriques sont injectées dans le canal (11), l'onde optique étant apte à se coupler à au moins un mode plasmon de surface (SPP) dans un guide plasmonique (PG) associé, un guide plasmonique (PG) de l'ensemble étant adapté pour propager au moins un mode plasmon de surface (SSP) par couplage avec l'onde optique émise par une partie émettrice (13) associée.

Description

Dispositif de génération de plasmons commandée électriquement à base de transistor à effet de champ à nanotube de carbone
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine de la plasmonique visant à contrôler les propriétés des plasmons de surface. Plus particulièrement l'invention concerne la réalisation d'une source à plasmons commandée électriquement. Un plasmon de surface est une oscillation collective des électrons libres confinés à la surface d'un métal. Sous certaines conditions, une onde lumineuse peut se coupler aux plasmons de surface. La plasmonique cherche à développer des composants nécessaires à la maîtrise du phénomène, en particulier à l'aide d'une structuration de surface aux échelles nanométriques.
La plasmonique s'applique par exemple en photonique intégrée où le traitement de l'information est réalisé optiquement sur puce. Dans ce contexte, les plasmons de surface peuvent être utilisés avantageusement au vu du fort potentiel de confinement du champ électromagnétique qu'ils possèdent.
Un autre domaine d'application concerne les capteurs surfaciques. Le plasmon de surface étant par nature localisé à une interface, ses propriétés sont extrêmement sensibles aux variations des matériaux définissant l'interface. Cette sensibilité, à la base du capteur, est largement employée en biologie pour étudier les constantes d'affinités entre entités moléculaires.
ETAT DE LA TECHNIQUE II existe deux principes pour exciter les plasmons de surface.
Un premier principe repose sur une excitation optique dans lequel le vecteur d'onde d'un photon incident résonne avec celui du plasmon et transfert son énergie à l'onde de surface. Le transfert est favorisé soit par une structuration de la surface en réseau de diffraction ou en object diffractant ponctuel, soit par couplage évanescent en réflexion totale interne dans un matériau à haut indice. Toutes ces solutions techniques nécessitent l'utilisation de sources lumineuses (typiquement laser) et de dispositifs d'injection (lentille, miroir, prisme) qui ne sont pas compatibles avec une logique de miniaturisation et d'intégration sur puce. Des efforts ont été faits pour tenter de répondre à la miniaturisation des sources optiques à plasmons. Les lasers VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) ont notamment été proposés, mais nécessitent une couche électronique de contrôle physiquement séparée de la couche plasmonique et requièrent également des éléments optiques de couplage de taille macroscopique.
Bien que la plasmonique ait été largement développée ces dernières années avec notamment la conception et la réalisation de dispositifs optiques intégrés (guides à plasmon, modulateurs, filtres, commutateurs etc), l'exitation optique des plasmons de surface est peu compatible avec une logique d'intégration et le problème de la source à plasmon reste une contrainte forte limitant le développement de la technologie en dehors des prototypes de laboratoire.
Le deuxième grand principe d'excitation des plasmons repose sur le couplage par électrons. Historiquement, les plasmons de surface ont été découverts à l'aide de faisceaux d'électrons accélérés. Cette approche a récemment été adaptée à l'imagerie . La résolution nanométrique apportée par un faisceau focalisé d'électrons accélérés a permis d'obtenir des cartographies de plasmons de surface avec une qualité de détails inégalé. Ce type d'excitation nécessite une enceinte à ultravide et un canon à électrons et est peu adaptée à la problématique d'intégration. Généralement, ce genre d'études fondamentales se fait à l'aide d'un microscope électronique.
Il est à noter que l'excitation électrique de plasmons de surface a récemment été démontrée en utilisant des électrons de faibles énergies sans utiliser de chambre à vide. Le principe de couplage électron/plasmon repose sur un transfert inélastique d'énergie lors du passage d'un électron dans une jonction tunnel. Un microscope à effet tunnel couplé à une détection des pertes radiatives du plasmon ont été utilisés pour mettre en évidence l'excitation électrique du plasmon et sa propagation. Bien que la zone d'excitation du plasmon soit très petite (quelques nanomètres), la mise en œuvre du microscope à effet tunnel reste complexe.
D'autres approches plus compatibles avec les besoins de miniaturisation ont été développé et reposent sur un effet d'électroluminescence. Citons par exemple, l'excitation électrique de plasmons de surface par une diode lumineuse organique (OLED), par laser infrarouge à cascade quantique ou par électroluminescence de nanocristaux. Ces approches se basent sur un couplage entre l'émission lumineuse d'un matériau semiconducteur excité par injection de charges et un mode plasmon de surface. Dans le cas de la diode organique, la géométrie développée met en œuvre une architecture multicouches complexes avec notamment des matériaux favorisant le transport de charge dans la zone émettrice. L'excitation du plasmon de surface par couplage se fait sur l'anode de la diode
Toutefois, ces approches présentent des inconvénients, tels que des dimensions millimétriques dans le cas des OLED , des courants de fonctionnement important (kA/cm2) pour les laser à cascade quantique ou des technologies membranaires très fragiles ou en fonctionnement à température cryognétique pour les nanocristaux.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. En particulier l'invention a pour but de réaliser un dispostif de génération de plasmons compatible avec la miniaturisation.
DESCRIPTION DE L'INVENTION II est proposé, selon un aspect de l'invention, un dispostif de génération de plasmons de surface par injection électrique, comprenant au moins un transistor à effet de champ disposé sur un substrat comprenant une électrode de source, une électrode de drain, une électrode de grille et un canal comprenant au moins un nanotube de carbone connecté électriquement à l'électrode de source et à l'électrode de drain, dans lequel le dispositif comprend un ensemble de guide(s) plasmonique(s) ,
- un guide plasmonique de l'ensemble comprenant un matériau métallique,
- au moins une partie du canal dénommée partie émettrice émettant une onde optique par électroluminescence lorsque des charges électriques sont injectées dans le canal, l'onde optique étant apte à se coupler à au moins un mode plasmon de surface dans un guide plasmonique associé,
- un guide plasmonique de l'ensemble étant adapté pour propager au moins un mode plasmon de surface par couplage avec l'onde optique émise par une partie émettrice associée.
Un avantage de l'invention consiste à pouvoir s'affranchir des excitations de plasmons tout optiques non intégrables et/ou complexes, ou d'opération en milieu extrême (ultravide, basse température), du fait d'une excitation électrique de plasmons.
En outre, le caractère localisé de l'émission lumineuse dans la partie émettrice du nanotube de carbone, répond à la problématique de miniaturisation de la source à plasmons.
Le dispositif selon l'invention est ainsi intégré selon une architecture planaire. Ainsi la possibilité d'exciter électriquement un plasmon de surface avec une approche planaire est une avancée significative dans la perspective de miniaturiser et d'intégrer toute la chaîne plasmonique sur puce.
En outre, le dispositif selon l'invention repose sur un composant fondamental de la nanoélectronique, le transistor à effet de champ à base de nanotube de carbone (CNTFET). Ce composant CNTFET est technologiquement mature, compatible avec la technologie CMOS et adaptable sur plusieurs supports (silicium, verre ...). La taille du CNTFET est définie par les dimensions du canal. Typiquement la dimension latérale correspond au diamètre du nanotube de carbone, soit 1 nm environ et la longueur peut varier de plusieurs dizaines de nanomètre à quelques micromètres. Cette grande variabilité permet l'intégration du CNTFET à grande échelle.
En outre, un autre avantage du dispostif selon l'invention par rapport aux autres approches consiste en la faible puissance électrique nécessaire au fonctionnement du dispositif, comparé à d'autres types de sources à plasmons intégrées. L'émission lumineuse et son couplage à un plasmon est obtenu pour des tensions de commande de quelques volts et des courants de quelques centaines de nano-Ampère à quelques micro- Ampères.
Ainsi, la puissance consommée, de quelques microWatt, en combinaison avec la faible taille des CNTFET, permet la parallélisation des sources à plasmon sur une puce, étape cruciale pour développer une plateforme de traitement de l'information reposant sur une architecture hybride électronique/plasmonique.
Avantageusement, un guide plasmonique comprend un élément métallique disposé au dessus du canal.
Avantageusement l'ensemble de guides plasmoniques comprend au moins une électrode du transistor à effet de champ dénommée électrode plasmonique.
Avantageusement l'ensemble correspond à la source et/ou au drain.
Avantageusement l'ensemble correspond à la grille.
Avantageusement le dispositif comprend une pluralité d'électrodes plasmoniques de grille disposées en parallèle le long du canal.
Avantageusement la distance minimale entre une partie émettrice du canal et un guide plasmonique associé est inférieure à 100 nm.
Avantageusement un guide plasmonique de l'ensemble comprend un matériau métallique de constante diélectrique présentant une partie réelle et une partie imaginaire telles que ladite partie imaginaire est inférieure d'au moins un facteur 5 à ladite partie réelle en valeur absolue pour une longueur d'onde égale à 900 nm.
Avantageusement le matériau métallique comprend de l'or et/ou de l'argent et/ou du cuivre
Avantageusement l'électrode de grille est disposée entre ledit substrat et le canal.
Avantageusement l'électrode de grille est disposée au-dessus du canal du côté opposé au substrat.
Avantageusement un guide plasmonique présente une forme de film rectangulaire. Avantageusement un guide plasmonique présente une forme de nanofil. Selon un mode de réalisation le canal présente une dimension supérieure à 1 μιτι et une position de la partie émettrice du canal dépend d'une tension électrique de polarisation appliquée entre la grille et la source et d'une tension électrique de polarisation appliquée entre le drain et la source.
Selon un mode de réalisation le canal présente une dimension inférieure à 1 μιτι et les guides plasmoniques de l'ensemble sont associés à la même partie émettrice dudit canal.
Selon un mode de réalisation un guide plasmonique présente une première partie à base d'un premier matériau métallique formant structure résonnante apte à exciter un mode plasmon de surface localisé et une deuxième partie à base d'un deuxième matériau métallique formant guide apte à faire propager un mode plasmon de surface par désexcitation non radiative du mode plasmon de surface localisé.
Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un dispositif de génération de plasmons modulateur comprenant des moyens de commande de l'intensité des plasmons de surface par commande de la tension de polarisation VGs appliquée entre la grille et la source du transistor à effet de champ.
Le transistor à effet de champ à base de nanotube de carbone présente des caractéristiques de transport unique notamment concernant sa modulation à haute-fréquences (MHz-GHz). Les propriétés optiques découlant directement des caractéristiques électroniques, le dispostif selon l'invention permet de moduler le plasmon de surface à ces hautes fréquences et donc d'encoder une infomation par un plasmon de surface à des fréquences proches du GHz. Par comparaison, les modulateurs plasmoniques les plus rapides de l'état de la technique opèrent à quelques KHz. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un circuit plasmonique comprenant au moins un dispositif de génération de plasmons de surface tel que décrit précédemment.
Le caractère miniaturisé et planaire du dispositif décrit précédemment permet la réalisation de circuits intégrés à base de plasmons de surface, ou hybrides électronique/plasmons. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : -la figure 1 illustre un mode de réalisation de l'invention dans lequel un guide plasmonique est formé d'un élément métallique disposé au dessus du canal, -la figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention dans lequel un guide plasmonique correspond à l'électrode plasmonique de drain, et dans lequel l'électrode de grille est disposée entre le substrat et le canal. - la figure 3 illustre une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle un guide plasmonique correspond à l'électrode plasmonique de grille, et l'électrode de grille est disposée entre le substrat et le canal.
- la figure 4 illustre une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle un guide plasmonique correspond à l'électrode plasmonique de grille, qui est disposée au dessus du canal du côté opposé au substrat.
- la figure 5 illustre une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle une pluralité de grilles disposées au dessus du canal du côté opposé au substrat correspondant aux électrodes plasmoniques.
- la figure 6 illustre une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle l'électrode de grille est disposée au dessus du canal et l'électrode de drain correspond à l'électrode plasmonique.
- la figure 7 illustre une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle l'électrode de grille correspond à l'électrode plasmonique, est disposée au dessus du canal et présente une forme de nanofil.
- la figure 8 illustre une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle un guide plasmonique correspond à l'électrode plasmonique de drain, et comprend deux parties, une partie formant cavité résonnante et une partie formant guide à plasmon.
- la figure 9 illustre un exemple de polarisation électrique du transisor à effet de champ selon l'invention.
- la figure 10 illustre une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle le canal du transistor à effet de champ est court.
- la figure 1 1 représente un dispositif modulateur selon l'invention.
- la figure 12 représente un circuit plasmonique selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Un premier mode de réalisation du dispositif 1 selon l'invention de génération de plasmons de surface par injection électrique est illustré sur la figure 1 . La figure 1 a illustre le dispositif vu en coupe, la figure 1 b illustre le dispositif vu de dessus.
Le dispositif comprend au moins un transistor à effet de champs ou FET pour Field Effect Transistor en langue anglaise, disposé sur un substrat 10. Le substrat est quelconque, et comprend par exemple du verre, du quartz, du Silicium, de l'arséniure de gallium ou des polymères.
Le transistor à effet de champ comprend une électrode de source S, une électrode de drain D , une électrode de grille G et un canal 1 1 dans lequel circulent les porteurs électriques (électrons, trous). Selon une variante, le substrat 10 est un semiconducteur fortement dopé qui joue le rôle de la grille. Le canal 1 1 comprend au moins un nanotube de carbone ou CNT pour Carbon Nanotube en langue anglaise. Selon une variante le canal comprend un réseau de CNT. Les nanotubes de carbone sont connectés à une extrémité à la source du FET et à l'autre extrémité au drain du FET. Les nanotubes de carbone sont par exemple réalisés à l'aide du procédé HiPCO pour High Pressure Carbone Oxyde en langue anglaise.
La grille G contrôle la conduction du canal 1 1 .
Selon la première variante décrite figure 1 , la grille est déposée sur le substrat 10, et un isolant 12 est disposé sur la grille G. Sur l'isolant 12 sont disposés le canal 1 1 , ainsi que les électrodes de source S et de drain D. L'isolant 12 évite les courants de fuite lorsqu'une différence de potentiel est appliquée entre le drain D et la source S et permet d'effecteur un couplage capacitif entre la grille G et le canal 1 1 afin de contrôler la densité de charges dans le canal de conduction.
Selon cette variante l'électrode de grille est disposée entre le substrat 10 et le canal 1 1 .
Le dispositif de la figure 1 comprend un ensemble de guides plasmoniques comprenant un guide plasmonique dénommé PG. Le guide plasmonique PG comprend un élément métallique disposé au dessus du canal 1 1 , du côté opposé au substrat. Le guide plasmonique est par exemple disposé en contact direct avec le canal 1 1 ou séparé du canal 1 1 par une couche diélectrique. En variante, l'ensemble peut comprendre une pluralité de guides plasmoniques. Pour obtenir une source à plasmon de surface selon l'invention, un aspect optique et un aspect plasmonique sont associés.
Dans le dispositif 1 selon l'invention, lorsque des charges électriques sont injectées dans le canal 1 1 , au moins une partie 13 du canal 1 1 , dénommée partie émettrice, émet une onde optique par électroluminescence.
Par onde optique on entend une onde lumineuse comprenant des longueurs d'ondes comprises entre 400 nm et 5 μιτι.
L'électroluminescence d'une partie 13 du canal 1 1 est obtenue en polarisant le transistor selon certaines conditions décrites plus loin et en adaptant la géométrie et la nature du canal.
De plus, l'onde optique émise par électroluminescence est apte à se coupler à au moins un mode plasmon de surface dans un guide plasmonique PG, qui est alors le guide plasmonique associé à cette partie émettrice 13 du canal qui génère l'onde optique.
Le couplage s'effectue de la manière suivante : un photon issu de l'électroluminescence de la partie émettrice 13 du canal 1 1 pénètre dans le métal de l'électrode plasmonique PE par effet de peau sous la forme d'une onde évanescente. Lorsque la distribution de vecteur d'onde des photons émis par électroluminescence comporte ceux qui sont résonants avec le plasmon de surface polariton, dénommé SPP selon l'acronyme ango-saxon pour Surface Plasmon Polariton, du guide plasmonique PG, l'énergie des photons est couplée à cette oscillation cohérente des électrons libres. Le plasmon de surface polariton SPP se propage sur le métal du guide plasmonique PG.
Les plasmons de surface polaritons SPP sont caractérisés par un vecteur d'onde particulier et sont de type propagatif. Il existe une relation de dispersion qui relie le vecteur d'onde du plasmon de surface à la longueur d'onde utilisée pour son excitation, c'est à dire pour que l'onde optique se couple au plasmon de surface SPP. La courbe de dispersion impose que pour exciter un plasmon de surface à une énergie donnée avec un photon, ce dernier doit remplir la condition d'accord de phase et posséder le vecteur d'onde approprié.
Ainsi, un guide plasmonique est un guide adapté pour propager au moins un mode plasmon de surface SPP par couplage avec l'onde optique émise par la partie émettrice associée. On dit alors que le guide présente des propriétés plasmoniques.
Le mode plasmon de surface SPP peut se propager à différentes interfaces du guide. Selon une variante, le mode plasmon est excité à l'interface supérieure entre le métal et le milieu extérieur. Selon une autre variante le mode plasmon se propage entre le métal et le substrat. L'avantage de cette variante est que le mode de plasmon de surface ne nécessite pas de structuration précise des électrodes, comme se serait le cas pour des modes plasmons de tranchées ou de structure métal/isolant/métal. Une caractéristique essentielle du guide plasmonique concerne le matériau qui le compose : le ou les guides(s) plasmonique(s) sont à base de matériau métallique. En effet le caractère métallique du guide plasmonique PG est une condition nécessaire pour qu'un mode plasmon de surface SPP se propage dans celui-ci.
S'il y a plusieurs guides plasmoniques, chaque guide plasmonique peut être constituée d'un matériau métallique différent. Selon une autre variante, tous les guides plasmoniques sont constitués d'un même matériau métallique, ce qui simplifie la fabrication. Le couplage photon/plasmon est un couplage de type champ proche, qui se réalise lorsque la partie émettrice 13 du canal 1 1 est positionnée à proximité du guide plasmonique PE. Ainsi une partie émettrice 13 du canal située à proximité du guide plasmonique est une partie émettrice du canal associée au guide plasmonique PG.
L'efficacité du couplage dépend de la distance entre le guide plasmonique et la partie émettrice associée. Préférentiellement la distance minimale entre un guide plasmonique PG et la partie émettrice 13 du canal associée est inférieure à 100 nm.
La localisation de la partie 13 émettrice dépend des conditions de polarisation du FET et de la géométrie du canal. Ces paramètres sont adaptés pour que la partie 13 émettrice du canal 1 1 soit positionnée à proximité du guide plasmonique.
Les électrodes de drain D, de source S et de grille G peuvent être optimisées pour améliorer les conditions de transport électrique du transistor.
Préférentiellement, et selon l'art connu, des couches d'accroché 14 et 15 sont disposées respectivement entre le substrat et la source S, et entre le substrat et le drain D, comme illustré sur la figure 1 . Ces couches d'accroché ont pour fonction de réduire la barrière Schottky et d'améliorer les conditions de transport électronique dans le transistor.
Préférentiellement, l'électroluminescence s'effectue selon des longueurs d'ondes du spectre visible ou infra rouge. L'avantage principal d'une émission dans le proche infrarouge proche consiste en l'exploitation potentielle de la technique par les standards actuels (longueur d'onde télécom). L'avantage d'une émission dans le visible consiste en ce que le plasmon excité peut ensuite se coupler fortement à des résonances électroniques dans des systèmes hybrides moléculaires.
La longueur d'onde d'électroluminescence dépend de la géométrie du nanotube, par exemple du diamètre du nanotube. Les propriétés optiques des nanotubes de carbone sont imposées par la chiralité de ce dernier. L'émission lumineuse résulte d'une transition électronique entre les singularités de Van Hove (E1 1 ). L'énergie de cette transition dépend fortement du diamètre et se décale vers les basses énergies lorsque le diamètre croît.
Pour qu'un mode plasmon de surface se propage de manière satisfaisante, il est préférable que le matériau métallique du guide plasmonique PG présente certaines propriétés aux fréquences optiques et plus particulièrement une partie imaginaire faible pour que la propagation du plasmon de surface s'opère sans trop d'atténuation. Ainsi, la propagation du plasmon s'effectue dans de bonnes conditions lorsque la constante diélectrique ε du matériau métallique du guide plasmonique présente une partie réelle R(E) et une partie imaginaire Ι(ε) telles que la partie imaginaire est inférieure d'au moins un facteur 5 à la partie réelle en valeur absolue pour une longueur d'onde égale à 900 nm ; |l(£)|< |R(£)| / 5 pour A = 900 nm.
Soit |R(£)| / |I(£)|> 5
Le tableau ci-dessous présente les valeurs de constante diélectriq différents métaux à titre d'exemple.
Figure imgf000014_0001
Tableau I : constante diélectrique ε de différents métaux
On constate sur ce tableau qu'un nombre restreint de métaux présentent une telle propriété. Ainsi préférentiellement le matériau métallique d'un guide plasmonique comprend de l'or et/ou de l'argent et/ou du cuivre.
Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 2 (vue 2a de coupe, vue 2b de sessus), l'ensemble de guide(s) plasmonique (s) comprend au moins une des électrodes du FET dénomée(s) alors électrode(s) plamonique(s) PE. Cela signifie qu'au moins un guide de l'ensemble correspond à la source et/ou le drain et/ou la grille du FET.
Ce mode de réalisation peut être combiné au mode de réalisation précédent, l'ensemble de guides plasmoniques comprenant au moins une électrode plasmonique PE et un guide plasmonique qui ne constitue pas une électrode du FET.
A titre d'exemple, ce dispositif comprend une électrode plasmonique PE correspondant au drain D (PE = D). En variante, l'ensemble de guide(s) plasmonique(s) correspond à l'électrode de source S et/ou l'électrode de drain D. Pour la réalisation de transistors à effet de champ selon l'état de la technique, seules les propriétés électriques et électroniques sont prises en compte pour le choix du matériau des électrodes.
L'utilisation d'une électrode d'un FET comme électrode plasmonique PE pour propager un plasmon de surface induit une caractéristique additionnelle concernant le métal de l'électrode, relative à la valeur de la constante diélectrique du métal aux fréquences optiques telle que décrite précédemment.
Préférentiellement, et selon l'art connu, des couches d'accroché 14 et 15 sont disposées entre respectivement le substrat et la source S, et le substrat et le drain D, comme illustré sur la figure 2. Ces couches d'accroché ont pour fonction de réduire la barrière Schottky et d'améliorer les conditions de transport électronique dans le transistor. Mais cette amélioration est obtenue au détriment de l'excitation du plasmon. Les matériaux utilisés selon l'état de l'art sont le palladium Pd ou le titane Ti. Ces matériaux ne présentent pas des propriétés plasmoniques satisfaisantes (voir tableau I).
Ainsi, lorsque la source et/ou le drain sont des électrodes plasmoniques, un compromis doit être trouvé entre les propriétés de transport et les propriétés plasmoniques des électrodes plasmoniques. Ainsi préférentiellement l'épaisseur de la couche d'accroché en Pd ou en Ti disposée entre le substrat 10 et l'électrode plasmonique PE (source et/ou drain) est inférieure ou égale à 10 nm. Bien entendu, compte tenu de leurs très mauvaises propriétés plasmoniques, le Ti ou le Pd ne peuvent être utilisés comme matériau métallique pour la ou les électrodes plasmoniques PE (voir tableau I)-
Selon ce mode de réalisation, l'ensemble d'électrodes plasmoniques correspond à la source S et/ou au drain D, à l'exclusion de la grille. Un avantage de cette structure consiste en ce que les plasmons et les électrons se propagent sur un même support (S et/ou D) ce qui améliore la maîtrise de leur propagation et la compacité du dispositif.
Un exemple de dispositif selon ce mode de réalisation est un substrat en verre d'épaisseur 170 μιτι, sur lequel est déposée une grille en ITO de 10-15 nm. L'isolant 12 est constitué d'une couche de SiOx de 100 à 300 nm. Une couche d'accroché de Pd d'épaisseur 10 nm est disposée entre l'isolant 12 et l'électrode de drain (couche 15), et entre l'isolant 12 et l'électrode de source (couche 14). Les électrodes de source S et de drain D sont toutes deux constituées d'une couche d'or (Au) d'épaisseur 50 nm.
Dans le dispositif de la figure 2, les conditions de polarisation du FET sont adaptées pour que la partie 13 émettrice du canal 1 1 soit positionnée à proximité du drain D, qui correspond alors à l'électrode plasmonique PE. L'électrode de drain PE est ainsi associée à la partie 13 se trouvant à proximité pour l'obtention d'un plasmon de surface par couplage. Une fois excité, un plasmon de surface SPP se propage le long de l'électrode de drain D.
Le même principe de fonctionnement peut être obtenu avec la source S, lorsque d'une part elle présente des propriétés plasmoniques, et d'autre part si les conditions de polarisation du FET sont adaptées pour que la partie 13 émettrice du canal 1 1 soit positionnée à proximité de la source S.
Ainsi c'est l'association d'une électrode PE présentant des propriétés plasmoniques et d'une partie émettrice 13 du canal 1 1 positionnée à proximité de l'électrode PE, qui permet l'excitation d'un mode plasmon par couplage et la propagation d'un mode plasmon de surface SPP.
En variante, comme illustré sur la figure 3 (vue 3a en coupe, vue 3b de dessus), l'ensemble de guide(s) plasmonique(s) correspond à l'électrode plasmonique de grille G qui présente alors une géométrie adaptée pour propager un mode plasmon de surface SSP. Selon cette variante, les conditions de polarisation du FET et la géométrie du canal sont adaptées pour que la partie 13 émettrice du canal 1 1 soit positionnée à proximité de la grille G, de manière à être associée à l'électrode plasmonique de grille G. Mais les électrodes de drain D et de source S peuvent également présenter des propriétés plasmoniques. Dans ce cas, en fonction des conditions de polarisation du transistor et de la géométrie du canal, déterminant la localisation de la partie émettrice 13, les électrodes de drain D, de source S ou de grille G sont aptes, alternativement, ou par groupe de deux, ou toutes les trois simultanément, à correspondre à l'ensemble de guides plasmoniques. Selon cette variante l'électrode de grille est disposée entre le substrat et le canal.
Selon une autre variante du dispositif 1 illustrée sur la figure 4 (vue 4a en coupe, vue 4b de dessus), l'électrode de grille G est disposée au dessus du canal 1 1 , et du côté opposé au substrat 10. La couche isolante 12 est alors également disposée au dessus du canal 1 1 , entre le canal 1 1 et l'électrode de grille G.
Selon la variante illustrée figure 4, l'ensemble de guide(s) plasmonique(s) correspond à l'électrode plasmonique de grille G, dont le matériau et la géométrie sont adaptés pour propager un mode plasmon de surface SPP.
Selon cette variante, les conditions de polarisation du FET et la géométrie du canal sont adaptées pour que la partie 13 émettrice du canal 1 1 soit positionnée à proximité de la grille G, de manière à être associée à cette électrode. Afin de réaliser un couplage en champ proche, l'épaisseur de la couche isolante 12 qui sépare l'électrode plasmonique de grille G et le canal
1 1 doit être inférieure à 200 nm.
Un avantage de la structure dans laquelle l'électrode de grille G correspond à l'électrode plasmonique PE (l'électrode de grille pouvant être disposée entre le substrat et le canal ou au dessus du canal), consiste en la possibilité de réaliser une pluralité d'électrode de grille du transistor à effet de champ, comme représenté sur la figure 5. Les grilles G sont disposées en parallèle le long du canal 1 1 . En fonction de la position de la zone émettrice 13 du canal 1 1 (déterminée par la géométrie du nanotube et les conditions de polarisation du transistor), il est possible de choisir la grille Gi (i indice de la pluralité de grilles) dans laquelle le mode plasmon de surface se propage. Une fonction de multiplexage spatial du plasmon de surface SPP généré par le dispositif 1 est ainsi obtenue.
En variante, comme illustré sur la figure 6 (vue 6a en coupe, vue 6b de dessus), l'électrode de grille G est disposée au dessus du canal 1 1 mais ne correspond pas à une électrode plasmonique. La source S et/ou le drain D correspondent à l'ensemble d'électrode(s) plasmonique(s), et leur structure est identique à celle illustrée par la figure 2. Plusieurs géométries d'électrodes sont compatibles avec la propagation d'un mode plasmon de surface SPP.
Les guides plasmoniques présentent une forme adaptée pour la propagation d'un mode plasmon SPP.
Un premier exemple est un guide plasmonique de forme rectangulaire d'épaisseur d.
Préférentiellement, pour une excitation efficace du plasmon, l'épaisseur d est inférieure à 70 nm.
Pour un guide plasmonique PG, la longueur est définie comme la direction de propagation du plasmon SPP, et la largeur la dimension perpendiculaire. Préférentiellement la largeur de l'électrode plasmonique est supérieure à 1 .5 fois la longueur d'onde d'électroluminescence. En effet pour une forme rectangulaire il existe une largeur de coupure en dessous de laquelle le mode plasmon est fortement atténué. Au-delà de cette largeur la longueur de propagation du plasmon ne dépend plus de la largueur de l'électrode, ce qui facilite la propagation.
Un autre exemple est une forme d'électrode en sillon ou « grooves » en langue anglaise. Dans cette configuration le mode plasmon de surface est excité dans le creux du sillon de dimensions sub-longueur d'onde et se propage sur des distances supérieures aux guides plasmoniques rectangulaires.
Un autre exemple est une électrode plasmonique sous forme de nanofil. La figure 7 illustre un tel exemple. Un nanofil 60 correspond à l'électrode de grille plasmonique (G=PE), un nanofil étant apte à propager un mode plasmon de surface. Cette approche permet de réduire les dimensions du dispositif 1 et d'améliorer les propriétés plasmoniques en utilisant notamment un nanofil métallique monocristallin.
Typiquement, un nanofil en or ou en argent de diamètre compris entre quelques dizaines à quelques centaines de nm et de longueur 1 à 2 μιη est apte à propager un plasmon de surface par couplage avec une onde optique d'énergie correspondant à celle de l'électroluminescence. L'avantage de propager un plasmon de surface dans un nanofil est qu'il n'existe pas de diamètre de coupure. Quelque soit le diamètre, un mode plasmon peut être excité et se propager dans le nanofil.
Selon une autre variante illustrée sur la figure 8 (vue 8a en coupe, vue 8b de dessus) un guide plalsmonique PG, par exemple l'électrode plasmonique de drain, présente une première partie 70 à base d'un premier matériau métallique formant une structure résonante apte à exciter un mode plasmon de surface localisé et une deuxième partie 71 à base d'un deuxième matériau métallique formant guide apte à faire propager un mode plasmon de surface (SPP) par désexcitation non radiative du mode plasmon localisé. Les modes plasmons de surface localisés sont des modes particuliers caractéristiques de nanoparticules 70 constituées de nanostructures métalliques limitées spatialement en trois dimensions, comme par exemple une nanoparticule d'or ou un nanobatônnet d'argent. Les modes plasmons dans ces cavités 70 sont des modes spatialement confinés et possèdent une (ou plusieurs) résonance(s) spectrale(s) pour laquelle l'interaction entre une onde électromagnétique (un photon) et la nanoparticule est maximisée. La résonance est en longueur d'onde (résonance spectrale) et n'impose pas de contraintes particulières sur la direction du vecteur d'onde. La position spectrale de la résonance dépend fortement de la taille, la composition et la géométrie de la nanostructure 70. En jouant sur ces paramètres, il est relativement aisé de contrôler précisément à quelle longueur d'onde la nanostructure 70 résonne.
En structurant la première partie de l'électrode de façon à exciter un mode plasmon localisé résonant avec le spectre de l'onde optique d'électroluminescence, les photons émis lors du processus d'électroluminescence disposent d'un « réservoir » dans lequel ils peuvent émettre. Le plasmon localisé et la densité locale d'états photoniques qui lui est associée forme ce « réservoir ».
Par exemple, la première partie 70 de l'électrode plasmonique PE a une forme allongée, typiquement ovale, ou une forme sphérique.
Le plasmon localisé perd son énergie sous forme non-radiative en se couplant à des plasmons de surface SPP se propageant dans la deuxième partie 71 de l'électrode plasmonique. La deuxième partie 71 a par exemple une forme rectangulaire. Un avantage de l'électrode plasmonique en deux parties consiste en l'amélioration du rendement de couplage électroluminescence/plasmon de surface propagatif. Dans le dispositif 1 selon l'invention, l'émission d'une onde optique par électroluminescence dans une partie émettrice 13 du canal 1 1 du FET à base de nanotube est obtenue par injection de porteurs dans le canal, selon certaines conditions de tension électrique de polarisation du transistor et de structure des nanotubes de carbone.
Selon une variante le canal 1 1 , dénommé canal long, a une longueur supérieure à 1 μιτι.
Le transistor FET est par exemple de type p, polarisé de manière à être passant, avec une tension VGS = VG-Vs négative, obtenue pat exemple en appliquant une tension Vs positive à la source et une tension VG négative à la grille G, tel qu'illustré sur la figure 9. Sur la figure 8 sont représentés des électrons e" et des trous h+ circulant dans le dispositif. Le canal est par exemple composé d'un nanotube unique de carbone simple paroi ou SWCNT selon l'acronyme anglo-saxon pour « Single Wall Carbon Nano Tube ».
Dans l'exemple de la figure 8, l'ensemble d'électrodes plasmoniques comprend la source S et le drain D, qui comprennent par exemple une couche d'or (épaisseur 50 nm) déposée sur une couche d'accroché de palladium (épaisseur 10 μιτι).
Lorsque le canal est long, le régime de transport des porteurs est dit ambipolaire lorsque la tension VGs est approximativement égale à la moitié de la tension VDs = VD-Vs. Dans ce régime, les trous et les électrons sont injectés dans le canal à chaque extrémité. La position de la partie émettrice 13 du canal 1 1 dépend de la tension électrique de polarisation VGS appliquée entre la grille G et la source S et de la tension électrique de polarisation VDs appliquée entre le drain D et la source S.
Par exemple, une électroluminescence à une longueur d'onde de 980 nm à proximité de la source est obtenue pour :
VGS = - 5V , VDS = 10V
lDS = 1 μΑ avec un canal constitué d'un nanotube de diamètre 0.7nm à 1 .3nm et de longueur 3 micromètres.
Par exemple, une électroluminescence générée à proximité de la source est obtenue pour une tension électrique de grille imposant un courant de conduction porté par les électrons (canal de type P) . Ces derniers se recombinent avec les porteurs minoritaires (trous) près de la source S.
Dans ces conditions un plasmon de surface SPP est généré dans l'électrode plasmonique de source S par couplage avec un photon hv généré par électroluminescence (EL).
Par exemple, une électroluminescence générée à proximité du drain D est obtenue pour une tension de grille imposant un courant de conduction porté par les trous (canal de type P). Ces derniers se recombinent avec les porteurs minoritaires (électrons) près du drain D.
Par exemple une électroluminescence générée à proximité de la grille est obtenue pour une tension de grille imposant un régime de transport ambipolaire. Dans ce régime, le contrôle précis de la tension de grille permet de déterminer la zone de recombinaison des porteurs le long du canal. Pour un canal long et une zone de recombinaison des porteurs de faible dimension, l'électroluminescence est générée soit sur le drain, soit sur la source, soit entre les deux.
L'avantage d'un canal long consiste en un contrôle électrique de la position de la zone électroluminescente le long du canal. Dans la variante décrite dans la figure 5, le multiplexage spatial dans les différentes grilles est effectué en contrôlant le régime ambipolaire.
Selon une autre variante le canal 1 1 , dénommé canal court, a une longueur inférieure à 1 μιτι. Dans ce cas l'électroluminescence est principalement émise par un processus d'ionisation par impact. La structure de bande du nanotube de carbone est fortement modifiée aux électrodes créant ainsi un champ électrique local très intense. Ce champ électrique accélère les porteurs qui se couplent à des excitons. La désexcitation des excitons est responsable de l'émission lumineuse. La zone de recombinaison étant comparable à la longueur du canal, il est possible d'exciter simultanément un plasmon SPP dans toutes les électrodes S, G et D, si elles ont des propriétés plasmoniques, et éventuellement dans un guide plasmonique qui ne correspond pas à une électrode du FET. Ainsi dans ce régime, les guides plasmoniques de l'ensemble sont associés la même partie émettrice 1 3.
La figure 1 0 illustre un dispositif 1 selon l'invention avec un FET à canal court, avec des électrodes de source, de drain et de grille étant des électrodes plasmoniques. La source et le drain sont dans cet exemple de forme rectangulaire, et l'électrode de grille est sous forme de nanofil. La zone émettrice 1 3 est par construction associée aux trois électrodes plasmoniques, et trois plasmons SPP sont simultanément générés dans les trois électrodes S, G et D.
Un exemple de polarisation dans ce régime est
VGS = -5V, VDS = 1 0V
I DS = 5 μΑ
L'avantage d'un canal court consiste en ce que le processus d'électroluminescence est plus efficace que dans un régime ambipolaire typique d'un canal long. Ce processus permet de générer des excitons de plus haute énergie et par voie de conséquence d'exciter simultanément des plasmons de surface dans deux bandes spectrales.
La figure 1 1 illustre un dispositif de génération de plasmons modulateur comprenant des moyens de commandes 1 10 de l'intensité des plasmons de surface, par commande de la tension de polarisation VGs appliquée entre la grille G et la source S.
Les moyens de commande sont par exemple un générateur de signaux radiofréquence contrôlant le potentiel électrique de grille et par voie de conséquence la conduction du transistor.
Le transistor à effet de champ à base de nanotube de carbone présente des caractéristiques de transport unique notamment concernant sa modulation à haute-fréquences (MHz-GHz). Les propriétés optiques découlent directement des caractéristiques électroniques. Pour un nanotube de carbone semiconducteur, le contrôle de la tension électrique de grille permet de faire fonctionner le transistor suivant deux régimes de fonctionnement. Un premier régime dit de commutation ou le potentiel de grille évolue entre deux états binaires définis par la valeur du courant iDS. Le deuxième régime dit de modulation ou le potentiel de grille module \DS en suivant la caractéristique de sortie du transistor iDS=f(VGs)- L'amplitude du signal électroluminescence dépendant directement du courant iDS, la modulation ou la commutation du potentielle de grille permet donc de moduler le plasmon de surface.
Le dispostif selon l'invention module le plasmon de surface à ces hautes fréquences et est donc capable d'encoder une infomation par un plasmon de surface à des fréquences proches du GHz. Par comparaison, les modulateurs plasmoniques les plus rapides de l'état de la technique opèrent à quelques KHz. Le dispositif de génération de plasmons tel que décrit précédemment constitue un élément de base pour la réalisation d'un circuit plasmonique, de même qu'un transistor constitue un élément de base pour un circuit électronique. Le plasmon créé et se propageant dans l'électrode plasmonique peut être par modulé afin de coder une l'information, multiplexé spatialement à l'aide d'un routeur tel qu'un réseau, transformé en signal électrique ou optique, détecté, etc ..
La figure 12 illustre un exemple de circuit plasmonique comprenant un dispositif de génération de plasmons de surface selon l'invention.
Dans cet exemple le mode plasmon de surface SPP se propage sur un guide plasmonique PG déposé sur le canal 1 1 . Le plasmon de surface est distribué dans le circuit par un routeur 120 (par exemple un réseau) pour être filtré et/ou modulé par un filtre et/ou modulateur 121 , puis converti en une information électrique par un photo-détecteur intégré 122. Pour une application en photonique intégrée, avant sa détection le plasmon SPP est mis en forme afin de commander un composant aval ou transporter une information optique dans une circuiterie métallique avant d'être reconverti en une information électrique par un photo-détecteur intégré.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (1 ) de génération de plasmons de surface par injection électrique, comprenant au moins un transistor à effet de champ disposé sur un substrat (10) comprenant une électrode de source (S), une électrode de
5 drain (D), une électrode de grille (G) et un canal (1 1 ) comprenant au moins un nanotube de carbone connecté électriquement à ladite électrode de source (S) et à ladite électrode de drain (D), caractérisé en ce que :
- au moins une partie dudit canal (1 1 ) dénommée partie émettrice (13) est adaptée pour émettre une onde optique (EL) par électroluminescence o lorsque des charges électriques sont injectées dans ledit canal (1 1 ),
-et en ce que ledit dispositif (1 ) comprend en outre un ensemble de guide(s) plasmonique(s) (PG), un guide plasmonique (PG) dudit ensemble comprenant un matériau métallique et étant adapté pour propager au moins un mode plasmon de surface (SPP) par couplage avec ladite onde optique 5 émise par la partie émettrice (13) associée.
2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel un guide plasmonique (PG) comprend un élément métallique disposé au dessus dudit canal (1 1 ). 0
3. Dispositif selon le revendication 1 ou 2 dans lequel ledit ensemble de guides plasmoniques comprend au moins une desdites électrodes (S,G,D) dénommée électrode plasmonique (PE).
4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel ledit ensemble correspond à5 ladite source (S) et/ou audit drain (D).
5. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel ledit ensemble correspond à ladite grille (G). 0
6. Dispositif selon la revendication 5 comprenant une pluralité d'électrodes plasmoniques de grille disposées en parallèle le long dudit canal (1 1 ).
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel la distance minimale entre une partie émettrice (13) du canal (1 1 ) et un guide plasmonique (PG, PE) associé est inférieure à 100 nm.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel un guide plasmonique (PG,PE) dudit ensemble comprend un matériau métallique de constante diélectrique présentant une partie réelle et une partie imaginaire telles que ladite partie imaginaire est inférieure d'au moins un facteur 5 à ladite partie réelle en valeur absolue pour une longueur d'onde égale à 900 nm,
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit matériau métallique comprend de l'or et/ou de l'argent et/ou du cuivre 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite électrode de grille (G) est disposée entre ledit substrat
(10) et ledit canal (1 1 ).
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel ladite électrode de grille (G) est disposée au-dessus dudit canal (1 1 ) du côté opposé audit substrat (10).
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel un guide plasmonique (PG, PE) présente une forme de film rectangulaire.
13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel un guide plasmonique (PG, PE) présente une forme de nanofil.
14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit canal (1 1 ) présente une dimension supérieure à 1 μιτι et une position de ladite partie émettrice (13) dudit canal (1 1 ) dépend d'une tension électrique de polarisation appliquée entre ladite grille et ladite source (VGs) et d'une tension électrique de polarisation appliquée entre ledit drain et ladite source(VDs)-
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14 dans lequel ledit canal (1 1 ) présente une dimension inférieure à 1 μιτι et dans lequel lesdits guides (PG, PE) dudit ensemble sont associés à la même partie émettrice dudit canal (1 1 ).
16. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel un guide plasmonique présente une première partie (70) à base d'un premier matériau métallique formant structure résonnante apte à exciter un mode plasmon de surface localisé et une deuxième partie (71 ) à base d'un deuxième matériau métallique formant guide apte à faire propager ledit mode plasmon de surface (SPP) par désexcitation non radiative dudit mode plasmon de surface localisé.
17. Dispositif de génération de plasmons de surface modulateur selon l'une des revendications précédentes comprenant des moyens de commande de l'intensité desdits plasmons de surface par commande d'une tension électrique de polarisation (VGs) appliquée entre ladite grille (G) et ladite source (S).
18. Circuit plasmonique comprenant au moins un dispositif de génération de plasmons de surface selon l'une des revendications précédentes.
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