ANR LUTEM

Coordinateur du projet : Sophie MEURET (CEMES), Toulouse

Partenaires :

L2C, Montpellier
CRHEA, Sophia Antipolis
CEMES, Toulouse

Durée : 2024-2028

Les nanolasers semi-conducteurs sont des composants prometteurs pour les avancées technologiques, par exemple en calcul quantique. Ils sont bon marché, peu énergivores et peuvent être adaptés en ajustant les dimensions et le matériau utilisé. Leurs propriétés d’émission laser sont très sensibles aux irrégularités à l’échelle nanométrique dans le matériau de gain.

Cependant, en raison du manque d’outils appropriés, ces propriétés n’ont été étudiées que dans le champ lointain, et les approches de modélisation supposent un milieu amplificateur homogène et une cavité de forme parfaite.

Dans le projet LUTEM, en combinant nos expertises dans la conception de nanofils (CRHEA), la caractérisation optique (L2C) et la microscopie électronique ultrarapide (CEMES), nous allons étudier pour la première fois des nanolasers en fonctionnement, en atteignant une compréhension sub-longueur d’onde d’un nanofil unique.

À cette fin, nous développerons deux expériences uniques à l’intérieur d’un microscope électronique à transmission ultrarapide pour étudier différents nanolasers à base de GaN :

Cartographier les résonances et la dynamique des modes de la cavité optique avec une résolution sub-longueur d’onde, au-dessous et au-dessus du seuil d’émission laser, afin de décrire les systèmes de nanolasers en fonctionnement, en tenant compte de leur forme non idéale, de la réflectivité des facettes et des irrégularités de surface.
Cartographier le coefficient de gain du matériau amplificateur, au-dessous et au-dessus du seuil laser, et relier les résultats aux défauts cristallographiques et aux hétérogénéités de dopage.

Ces nouvelles connaissances ouvriront la voie à une nouvelle approche de la modélisation et de la conception des nanolasers, une étape essentielle vers l’étude de systèmes photoniques plus complexes.