Here is a list of Internship Training, PhDs and Post-Docs proposals. You can also refer to current Internship Training and past Internship Training.

PhDs

• Manipulation of Bose condensates in photonic circuits

Start date of the proposal : 2012-01-01
Theme : Quantum and Non-Linear Optics (OQNL)
Contact : J. Bloch , A. Amo
Group : Optic of Semiconductor nanoStructures Group (GOSS)
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Semiconductor microcavities are a model system for the investigation of the physics of Bose condensates. Indeed cavity polaritons, light-matter mixed particles resulting from the strong coupling regime between quantum well excitons and the optical mode of a cavity, obey to bosonic statistics and can massively occupy a single quantum. Because of the very small effective mass of cavity polaritons as compared for instance to atoms, their condensation can take place at much higher temperatures (several tens of K as compared to 0.1 µK). Moreover it is possible to use semiconductor technology to fully control and engineer the potential landscape in which polariton condensates are generated. Our group at Laboratory of Photonic and Nanostructures (LPN-CNRS) has recently reported the generation of polariton condensates, formed by a macroscopic number of coherent polaritons, and showed that they can propagate over macroscopic distances (superior to 1 mm) while preserving their spontaneous spatial coherence. These results put our group at the forefront of research at an international level for furhter investigation of polariton condensates and for the development of new devices based on the propagation and manipulation of theses quantum states The main goal of this PhD thesis is to make use of the technological facilities available at LPN (electron beam lithography and etching) to design and study optical circuits in which polariton condensates are manipulated via optical or electrical means. We will design and fabricate the first polariton interferometer, realize a polariton transistor and implement other theoretical proposals for innovant polaritonic devices. The work will be driven in close collaboration with the theoretician group of G. Malpuech in LASMEA (Clermont Ferrant). The work will also benefit from collaborations within a French ANR project and a European network in which our group is partner.


• Quantum hydrodynamics of 1D polariton condensates

Start date of the proposal : 2012-01-01
Theme : Quantum and Non-Linear Optics (OQNL)
Contact : A. Amo , J. Bloch
Group : Optic of Semiconductor nanoStructures Group (GOSS)
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A fascinating property of bosons is their ability to massively occupy a single quantum state below a critical temperature. This is known as Bose-Einstein condensation and it is at the origin of superconductivity, superfluidity, or the formation of quantized vortices. Very recently, Bose-Einstein condensation has been achieved with polaritons, a new type of quasi-particles in semiconductors. Polaritons are half-light half-matter particles arising from the strong coupling between an exciton confined in a quantum well and a photon confined in a semiconductor microcavity, and can be created and manipulated with the use of laser excitation. Thanks to their extremely light mass (10-8 times that of the hydrogen atom) polariton condensation can be achieved at high temperatures, ranging from few kelvins to room temperature, compared to 10-7 K for the case of atomic condensates. Our group has recently demonstrated polariton condensation in GaAs/GaAlAs semiconductor microcavities, and by engineering the shape of the cavities we have obtained condensation in 2D (planar microcavities), 1D (microwires) and 0D (micropillars). After these first demonstrations (ref. 1-2) we are now exploring original physical properties of condensates in 1D microwires. In this internship/PhD thesis, we propose the experimental study of the propagation of 1D polariton condensates. When encountering a potential barrier in their flowpath, the condensates develop quantized excitations. These excitations are the quantum analogue of the waves and whirlpools found in a flow of water passing around an obstacle. For instance, we plan to study the spontaneous formation of solitons (notch like density excitations –see figure for the case of a 2D polariton fluid), and the partial transmission and reflection of the condensate through the obstacle and other purely quantum mechanical process. This work, at the front edge of international research, will be developed in collaboration with theory groups from Lasmea (Clermont-Ferrand) and Orsay, and with experimental groups from Institut d’Optique working on related subjects in atomic condensates.


• Heteroepitaxial bonding for photonic devices, structural and mechanical characterisations

Start date of the proposal : 2012-01-01
Theme : Microelectronic and Photonic Devices (CMEP)
            Heterostructure Physics and Fabrication (PHEH)
Contact : G. Patriarche , E. Le Bourhis
Group : Elaboration and Physics of Epitaxial Structures (ELPHYSE)
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This PhD position is opened in the framework of the ANR-P2N “COHEDIO” project (2012-2015) “ Heteroepitaxial bonding for Hybrid Integration of Nanostructured Optical devices” . The aim of this project is to open new fabrication routes for hybrid photonic devices. Today, hybridation requires an intermediate layer added in-between the two bonded materials which limits the device performances, mainly their thermal behaviour. Within this project, we aim at producing without employing any intermediate layer high quality hybrid interfaces. It is mandatory that all bonds at the interface be reconstructed in order to preserve the crystalline properties and nanostructuration of each material. We will then be able to successfully hybrid materials that cannot be integrated with conventional methods and thus open new application fields.
Within this PhD, we will focus on silicon bonding of two main classes of materials employed in the fabrication of photonic integrated circuits: (i) III-V semi-conducteurs e.g. GaAs or InP for emission/amplification function and (ii) magneto-optic garnets -YIG- for optical insulation. For device application, the Silicon surface will be nanostructured to obtain optical guides. We will also investigated bonding of III-V semi-conductors on SiC due to its high thermal conductivity. The bonded surfaces will be limited to a device footprint, thus ~ 1 cm2 . A first successful result has been obtained in LPN and presented at IPRM 2011.
The PhD work will address surfaces preparation; their chemical nature before bonding will be checked by surface spectroscopy. The structure of the bonded interface will be studied until the atomic scale using TEM/STEM techniques. The bond strength will be checked mechanically employing instrumented indentation and its structure and mechanical resistance will be analyzed in depth with transmission electron microscopy. In the case of YIG bonded material on Si, the PhD candidate will be involved in the device processing performed before and after the bonding step. An optical isolator based on a Mach-Zehnder interferometer design in the Si guiding layer, as proposed in Y.Shoji et al., Appl. Phys. Lett., 92,071117 (2008) will be fabricated and characterized.


Nanostructured plasmonic solar cells

Start date of the proposal : 2011-10-01
Theme : Microelectronic and Photonic Devices (CMEP)
Contact : S. Collin
Group : Device Physics (PHYDIS)
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Next generation solar cells will require optical management at the sub-wavelength scale. In this regime, conventional light trapping techniques based on anti-reflection coatings and scattering structures are no more valid/useful. Novel designs will need a joined effort of the material science and nanophotonics communities. Plasmonics is one of the more promising tool for the design of nanoscale photovoltaic devices.In the ANR-ULTRACIS program, several very promising structures have already been designed by (electromagnetic) numerical modeling. According to this work, our ambitious objective (>10% efficiency solar cells with <100nm-thick absorbers) seems achievable. These structures should provide a significant breakthrough in the optical design of next generation solar cells, with a twenty-fold decrease of the thickness of direct-bandgap absorbers.The goal of this project is to demonstrate the strong potential of plasmonic nanostructures for efficient light harvesting in nanoscale solar cells. The candidate will carry out the fabrication and characterization of nanostructured solar cells. The first task will be to develop the fabrication process in clean room. The new concepts for light confinement will be first demonstrated with III-V semiconductor absorbers, using well-known fabrication techniques. At the same time, the candidate will develop specific fabrication processes for the fabrication of low-cost, ultra-thin CuInGaSe solar cells. Full characterization of the devices (spectral and angular response, photocurrent, efficiency) will be carried out.

Internship Training

DEA/Master 2

• DNA dynamic nanotechnology

Start date of the proposal : 2012-03-01
Level : Master2
Contact : A. Estévez-Torres
Group : Nanotechnology and Microfluidic Devices (NANOFLU)
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Contexte de la recherche: L'électronique a connu une avancée phénoménale depuis l'invention du transistor. Dans cet essor, l'intégration et la logique digitale ont été capitales. Elles ont permis le design de circuits dont le fonctionnement peut être prédit avec des règles binaires simples. De son côté, la biologie réalise des opérations inaccessibles même pour un superordinateur. Et ce sans diodes ni câbles, mais grâce à réseaux de réactions chimiques que l'on ne sait absolument pas reproduire in vitro. Comment marchent ces réseaux et quelle est leur part dans l'émergence de la complexité du vivant? Peut-on recréer ces réseaux en dehors de la cellule et prédire leur fonctionnement comme on le fait en électronique? Les perspectives dans ce domaine balbutiant sont prometteuses pour des étudiants curieux et motivés. Descriptif du stage: Le but de ce travail est de déceler les règles qui permettront de recréer des réseaux de réactions avec des comportements dynamiques définis au préalable. Dans ce contexte, l'ADN est une brique de base intéressante car, par le choix de la séquence des bases, on maîtrise sa structure, la dynamique de la réaction d'association entre deux brins et la connectivité d'un réseau de réactions. Notre premier objectif sera d'explorer le contrôle temporel en construisant un oscillateur chimique tout ADN, sorte d'horloge moléculaire. Ensuite, nous nous intéresserons au contrôle spatiale en réalisant l'ingénierie d'«organismes chimiques»: réseaux de réactions entre brins d’ADN localisés dans l'espace par des phénomènes de réaction-diffusion. Nous étudierons finalement l'interaction entre ces organismes en cherchant à mimer des comportements symbiotiques observés dans le vivant. Ces réactions auront lieu dans des réacteurs microfluidiques (avec des dimensions caractéristiques de 50 μm) qui offrent une grande précision pour définir les conditions aux bords des concentrations. L'orientation finale du sujet dépendra des ambitions du candidat. Compétences acquises: Ce sujet est pluridisciplinaire à l'interface physique, chimie et biologie. Vous interagirez avec des gens compétents dans ces trois domaines et vous aurez l’opportunité de mettre en oeuvre des procédés de micro- et nano-fabrication à la pointe, d’effectuer des expériences en microscopie de fluorescence incluant acquisition et traitement de données complexes, ainsi que prendre goût à la simulation numérique. Vous contribuerez surtout à développer un sujet de recherche très novateur: la nanotechnologie dynamique.


• Dual-wavelength VECSEL source at 1.55 µm for fiber optics based sensors

Start date of the proposal : 2012-03-01
Level : Master2
Theme : Microelectronic and Photonic Devices (CMEP)
Contact : J.-L. Oudar , S. Bouchoule
Group : Photonic devices for telecom applications (PHOTEL)
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eTemperature and strain remote sensors based on Brillouin scattering in optical fibres are presently subject to an intense scientific investigation. Their principle relies upon the spectral and temporal analysis of the Brillouin Stokes wave, backscattered all along the fibre from an injected optical pulse of high spectral purity. This analysis and measurement is currently done in the radiofrequency domain around 10 GHz. The objective of the research project is to study a novel solution better suited to a low-cost implementation, relying upon a measurement of the Brillouin shift at lower frequencies (<1GHz), thanks to optical heterodyning. This can be achieved through the development of a dual-frequency laser source, with a frequency difference close to the magnitude of the Brillouin shift. The advantage of using a single laser source in this context is that the beat note at the frequency difference is intrinsically more stable than the optical carrier frequency of each lasing line. During the internship, the student will participate to the development of a dual-frequency laser source of the VECSEL type emitting at 1.55 µm. This work will benefit from the technological development of efficient 1.55 µm VECSELs performed at LPN. Besides a theoretical (design) work required for obtaining adequate characteristics from the laser source, the essential part of the work will be experimental (participation to the fabrication of VECSELs in the clean room, assembling a first prototype of the dual frequency laser cavity). On this project it will be possible to go on with a thesis work, on the development of dual-frequency VECSELs at 1.55µm and their use for the detection of Brillouin signals via optical heterodyning, in collaboration with IFSTTAR and EDF. Expected starting date: March 2011 – contact jean-louis.oudar@lpn.cnrs.fr


• An open microfluidic reactor to keep a chemical system out of equilibrium

Start date of the proposal : 2012-03-01
Level : Master2
Contact : J.-C. Galas
Group : Nanotechnology and Microfluidic Devices (NANOFLU)
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Les réacteurs chimiques continus parfaitement mélangés, en anglais CSTR, pour Continuous Stirred Tank Reactor, permettent de maintenir une réaction chimique ou un réseau de réactions chimiques hors équilibre, et donc d’étudier avec précision les cinétiques en jeu. C’est à dire d'explorer des comportements dynamiques complexes1, comme ceux que l’on observe dans le vivant. Bien qu’il s’agisse d’un outil très puissant, son principe de fonctionnement est simple. Comme représenté sur la figure, il s’agit d’introduire en continu les réactifs dans une enceinte parfaitement mélangée, et d’extraire, simultanément le même volume de produit. Le paramètre clé étant le temps de séjour – de réaction donc - dans l’enceinte. Nous étudions au laboratoire des réseaux de réactions mettant en jeu l’hybridation/déshybridation de brins d’ADN. En particulier, nous souhaitons construire un oscillateur basé sur ces interactions entre brins. L’utilisation de ce type de réacteur doit nous permettre d’étudier les différents régimes de ces réseaux de réactions. Malheureusement, le volume de travail des réacteurs existants est incompatible avec les faibles quantités de réactifs disponibles (solutions d’oligo-nucléotides couteuses). Aussi, le projet de ce stage consistera à fabriquer et caractériser un réacteur adapté. Ce travail s’appuiera sur les techniques de micro-fabrication et microfluidique qui sont mises en œuvre et développées au laboratoire pour manipuler des fluides aux échelles micro-métriques2. Le dispositif sera fabriqué par micro-moulage de polymère dans un environnement salle blanche et sera expérimentalement caractérisé en microscopie de fluorescence. L’équipe dans laquelle se déroulera le stage est pluridisciplinaire, constituée de gens compétents en micro-fabrication, biophysique et chimie avec lesquels vous interagirez. Ce projet s’inscrit dans des travaux qui nous ont conduit à la réalisation du réacteur présenté sur la figure, et qui n’intègre pas de mélangeur. 1. A. Estévez-Torres et al, PNAS, v106, 12219-12223, 2009 2. J.-C. Galas et al, New J. Phys., v11, 7, 75027, 2009 Financement : stage rémunéré (env. 400€/mois) + défraiement 50% transport / Ce stage pourra débaucher sur une demande de financement de doctorat. Compétences acquises lors du travail de stage : Le projet porte sur la réalisation d’un micro-réacteur fluidique. Ce travail pluridisciplinaire s'appuiera sur des développements technologiques en micro-fabrication qui se feront dans un environnement salle blanche privilégié. La caractérisation du micro-système se fera essentiellement par des observations en microscopie de fluorescence, de même que l’observation des hybridations/déshybridations d’ADN.


• Ultrasharp edge filters based on photonic nanowires

Start date of the proposal : 2012-01-01
Level : Master2
Theme : Microelectronic and Photonic Devices (CMEP)
Contact :
Group : Optic of Semiconductor nanoStructures Group (GOSS)
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This internship proposal addresses a contribution to the design, fabrication and optical characterization of an ultra sharp edge filter based on resonant photonic nanowires. Optical filtering is a key function in all-optical networks. Simultaneously to a large rejection, the sharpest band edge is desired for a very selective spectral response. A first attempt to evidence such a behaviour has been obtained with nanotethered photonic wires (Appl. Phys.Lett. 97,191115,2010). Performances were limited due to the poor quality factor of the resonator. We now investigate 1D Bragg mirror included in the resonator to enhance the resonator quality factor. The student will be involved in the calculation of the resonator geometry, in order to identify the modes supported by the resonator and their propagation, using both a mode solver and FDTD simulation. He (she) will also contribute to the fabrication, investigating how the fabricated geometry inaccuracies blur the expected behaviour, and finally contribute to the filter characterization by transmission measurements.


• Collage hétéroépitaxial pour l’intégration hybride de dispositifs photoniques nano structurés

Start date of the proposal : 2011-12-01
Level : Master2
Theme : Heterostructure Physics and Fabrication (PHEH)
            Microelectronic and Photonic Devices (CMEP)
Contact : G. Patriarche , A. Talneau
Group : Elaboration and Physics of Epitaxial Structures (ELPHYSE)
            Optic of Semiconductor nanoStructures Group (GOSS)
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Le futur de l’optique intégrée passe par l’intégration sur Silicium, pas seulement comme plate-forme d’intégration où les différents composants individuels sont reportés, mais aussi pour mettre à profit les très bonnes performances des guides en silicium sur SiO2 – SoI – aux longueurs d’onde télécom. Par ailleurs, les matériaux semi-conducteurs III-V à base de Phosphure d’Indium ont de très bonnes propriétés d’émission/amplification dans le domaine spectral 1.55µm. Le LPN propose d’étudier le collage hétéroépitaxial de matériaux à base d’InP sur le Silicium, et ce sans couche intermédiaire de façon à préserver toute nanostructuration que l’on aura dessiné dans un des matériaux.
Le LPN a acquis une presse équipée d’un four dans lequel on étudie le collage sans couche intermédiaire. On reconstruit ainsi la structure cristalline à l’interface des deux matériaux. De premiers résultats concluants montrent le collage d’un substrat InP sur Si. Il faut maintenant aborder le collage de structures contenant des puits quantiques pour pouvoir ensuite réaliser des dispositifs émetteurs/amplificateurs de lumière.
Au cours du stage, le candidat étudiera et réalisera les préparations de surface, les collages et les caractérisations des surfaces collées.
Une thèse pourra être proposée à la fin de ce stage dans le cadre du projet ANR COHEDIO.




• Etats électroniques et magnétiques d’atomes isolés dans des semi-conducteurs magnétiques

Start date of the proposal : 2011-10-10
Level : Master2
Theme : Nanostructures, Electron Gases and Spin Electronics (NGES)
Contact : J.-C. Girard , G. Rodary
Group : Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
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Les semi-conducteurs magnétiques représentent une famille de matériaux qui pourrait permettre de manipuler à la fois la charge de l’électron et son spin. Cependant, la compréhension de la nature locale des interactions des atomes dopants entre eux et avec la matrice semi-conductrice locale demeure incomplète. Le but de ce stage est donc l’étude de ces interactions à l’échelle ultime de l’atome, ceci grâce aux techniques associées à la microscopie à effet tunnel (STM) : la spectroscopie tunnel (STS) et, à moyen terme, le STM polarisé en spin (SP-STM). L’étude se focalisera sur le semi-conducteur magnétique GaMnAsP. L’ajout du P dans le semi-conducteur magnétique modèle GaMnAs permet d’ajuster le signe et l’amplitude de l’anisotropie magnétique du composé en changeant la concentration de P, et ainsi de choisir l’orientation de l’aimantation, perpendiculaire ou dans le plan des couches [Phys. Rev. B 81, 041202, 2010]. Pour comprendre l’origine atomique de ces effets, la spectroscopie d’atome individuel de Mn (accepteur) sera réalisée en fonction de la concentration en P dans le matériau, pour laquelle un accroissement de l’énergie d’ionisation pourrait être directement mesuré par STS. Grâce à la spectroscopie tunnel, il sera également possible de sonder l’interaction magnétique entre ions Mn qui est à l’origine du ferromagnétisme dans GaMnAs. Leur couplage sera étudié en fonction de leur distance, de leur position cristallographique respective et de la concentration en P suivant l’approche de Kitchen et al. [Nature 442, 436, 2006)] Enfin, si le stage se poursuit en thèse, l’effort se focalisera sur des mesures de spectroscopie dépendant du spin par SP-STM sur les atomes magnétiques. Cette technique est encore inédite dans le domaine des semi-conducteurs.


• Towards ultra-thin solar cells

Start date of the proposal : 2011-10-01
Level : Master2
Theme : Microelectronic and Photonic Devices (CMEP)
Contact : S. Collin
Group : Device Physics (PHYDIS)
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Les cellules solaires connaissent un essor considérable depuis quelques années, autant dans le domaine de la recherche que sur le plan industriel. Les différentes générations de cellules solaires ont été marquées par une diminution continue de l'épaisseur de la couche absorbante, allant de quelques centaines de microns dans le cas de structures en silicium, à 2-3 μm dans le cas des cellules à couches minces utilisant un semi-conducteur à gap direct (CdTe, CuInGaSe, a-Si,...). Pour dépasser les limitations actuelles en terme d'efficacité et de coûts, la prochaine génération de cellules solaires doit mettre en œuvre des couches absorbantes dont l'épaisseur est inférieure à la longueur d'onde (50 à 200 nm). Dans ce régime sub-longueur d'onde, de nouvelles techniques doivent être développées pour capturer la lumière et ainsi conserver une bonne efficacité de conversion tout en réduisant l'épaisseur de la couche active. Le groupe PHYDIS (Physique des Dispositifs) du LPN (Laboratoire de Photonique et de Nanostructures) au sein duquel le stagiaire travaillera a développé une activité autour de l'utilisation de nanostructures plasmoniques pour la conception de cellules solaires ultra-fines (<100 nm) et efficaces. Nous avons montré que l'intégration de couches métalliques nanostructurées permet une très forte augmentation de l'absorption des photons incidents, sur une large gamme spectrale. L'épaisseur de la couche d'absorbeur peut ainsi être réduite d'au moins un ordre de grandeur par rapport à l'état de l'art. Ce résultat ouvre de nombreuses perspectives d'applications. La conception de cellules solaires avec une couche active ultra-fine soulève également des questions quant au transport électronique dans une jonction d'épaisseur aussi faible. Un des problèmes posés est donc de savoir si la réduction de l'épaisseur de la cellule ne se fait pas au détriment de la collection des porteurs photogénérés . Pour l’instant, il existe peu de travaux sur l'étude du mécanisme de transport électronique à cette échelle. Les objectifs de ce stage seront donc de caractériser électriquement des jonctions p-i-n dites ultra-fines (mesures I-V sous micro-pointes, à l'obscurité et sous éclairement), d'élaborer un modèle théorique pour expliquer le comportement de ces jonctions et finalement de simuler le comportement électrique de cellules solaires ultra-fines avec le logiciel SCAPS. Il s'agira de travailler sur différents matériaux utilisés dans l'équipe tels que les semi-conducteurs III-V (GaAs, InP...) ou le silicium amorphe (a-Si:H). Ce stage permettra également au candidat de se familiariser avec les différentes techniques de nanofabrication en salle blanche ainsi que de développer des compétences autour des techniques de caractérisation structurale (microscopie électronique). Ce stage pourra être poursuivi par une thèse dont l'objectif sera d'appliquer ce travail préliminaire aux cellules solaires nanostructurées développées dans le groupe. Ce travail se déroulera dans le cadre des collaborations au sein de la Fédération Photovoltaïque Ile de France.


• New insights in laser physics: nano-lasers

Start date of the proposal : 2011-09-05
Level : Master2
Theme : Quantum and Non-Linear Optics (OQNL)
Contact : A. Beveratos
Group : Photonics and Quantum Electronic (PEQ)
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Over the past 50 years, lasers have been getting smaller and smaller, and have now reached the nanoscale where their dimensions are of the order of the optical wavelength, the smallest size allowed by diffraction. These are then the “ultimate” lasers. In these small cavities, quantum effects change the way that light emission happens. In particular, spontaneous emission becomes faster. Moreover, nanoscale lasers can sustain a very small number of optical modes and can contain only a few emitting dipoles as gain material. This makes the physics of nanolasers radically different from that of conventional lasers, with regard to threshold and coherence properties [1]. In particular, these lasers display a smooth transition from spontaneous to stimulated emission [2], unlike the abrupt turn-on of macroscopic lasers. In this threshold region, these lasers should display quantum-limited operation, mimicking the general predator – prey behavior in a regime of small populations already investigated in ecology, epidemiology... [1]: photons act as “predators” that feed on their “prey” (the dipoles), giving rise to population cycles in the two species. The internship project is proposed within the above framework. The work will be focused on the dynamics of this novel predator-prey model system. This dynamics will be investigated by use of quantum optics techniques (photon correlation measurements,...). The internship can lead to PhD work, which will involve fabrication and investigation of such quantum-limited nanolaser cavities. [1] arXiv:1106.1279 [2] Opt. Lett. 35, 1154 (2010)


• Quantum dots: nanometer-scale sources for quantum information

Start date of the proposal : 2011-09-05
Level : Master2
Theme : Quantum and Non-Linear Optics (OQNL)
            Heterostructure Physics and Fabrication (PHEH)
Contact : A. Beveratos
Group : Elaboration and Physics of Epitaxial Structures (ELPHYSE)
            Photonics and Quantum Electronic (PEQ)
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Quantum physics allows the construction of qualitatively new types of absolutely secure cryptosystems (systems that combine communications and cryptography), in which the information is encoded on single quantum objects, such as single photons. Quantum cryptography is the most advanced example in this field of research. However, long distance deployment of quantum communications links requires the use of efficient sources of single or entangled photons, at telecommunications wavelengths. In order to engineer such sources, we develop localized single semiconductor quantum dots. These dots, which are of nanometric size, confine charge carriers in all three directions of space and can thus produce single photons on demand. During this internship, the student will participate in the development of such localized dots, epitaxied in the Laboratory\\\'s clean room. The growth analysis will be based on advanced microscopy tools and experimental study of the photons produced by such dots. The internship can lead to PhD work on the development of entangled photon sources for quantum cryptography fiber systems.


• Integrated cavity nano-optomechanics: attaining quantum states of massive objects

Start date of the proposal : 2011-09-05
Level : Master2
Theme : Quantum and Non-Linear Optics (OQNL)
Contact : I. Robert-Philip , R. Braive
Group : Photonics and Quantum Electronic (PEQ)
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Optomechanics is a rapidly emerging field that utilizes the coupling between light and the geometry of a mechanical oscillator (for example through radiation pressure) to read or tailor the mechanical motion of the oscillator. Optomechanical coupling can be enhanced by use of an optical cavity that confines the electromagnetic field and thus increases the optical power seen by the mechanical oscillator. This coupling is also stronger at the nano-scale because of the very small mass of nano-mechanical oscillators. In our experiments, the mechanical oscillator consists of a suspended nano-scale membrane embedding a cavity of diffraction-limited volume that simultaneously confines both phonons (i.e. mechanical vibrations) and photons [1]. Such a cavity gives rise to a record photon-phonon coupling, which makes it an excellent candidate for reaching the quantum regime of the mechanical oscillator. This could open the way to the investigation of the quantum mechanical behavior of a macroscopic object, leading to novel tests of quantum mechanics. Such experiments will strongly benefit from a fully integrated system on a chip. During this internship, the student will investigate optomechanical coupling in novel integrated hybrid chips, a playground at the crossroads between integrated nanophotonics and optomechanics. The internship can lead to PhD work on the development of optical cooling techniques of the mechanical mode down to its ground state (zero-point motion). [1] Phys. Rev. Lett. 106, 203902 (2011)


• Localization and diffraction management in edge-emitter cavities

Start date of the proposal : 2011-09-01
Level : Master2
Theme : Quantum and Non-Linear Optics (OQNL)
Contact : S. Barbay
Group : Photonics and Quantum Electronic (PEQ)
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This internship aims at studying nonlinear localization and diffraction management of broad-area laser cavities. In an optical medium, non-diffracting beams can also propagate. This can be obtained in two different ways : either using the nonlinear properties of the host medium, or by shaping it at the scale of the wavelength of light to control diffraction. Spatial and temporal localization (obtained when a light pulse propagate without changing its shape) can coexist in a cavity but has never been observed experimentally so far and constitute a major challenge of modern nonlinear optics. We propose to study a system that can sustain such states (called cavity light bullets) and bring the experimental proof of their existence, as well as studying means of diffraction management is such cavities. The trainee shall study broad-area, bi-section edge emitting lasers fabricated in the lab (in coll. with the group Photel) and will characterize their temporal and spatio-temporal dynamics. He will have the opportunity to use high-end lab equipment and follow the laser fabrication process in the clean room. Modelling and numerical simulations can also be envisaged to assess the experimental observations.


• Neuron-like response and Nonlinear wave propagation in coupled micropillars

Start date of the proposal : 2011-09-01
Level : Master2
Theme : Quantum and Non-Linear Optics (OQNL)
Contact : S. Barbay
Group : Photonics and Quantum Electronic (PEQ)
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Nonlinear waves propagate in nonlinear media and have specific properties. Contrarily to linear waves, nonlinear waves can annihilate or not when they meet, depending on the system parameters. They have also the property of propagating without changing their shape nor attenuating. These waves exist in biological processes. Excitable waves (membrane depolarization) are e.g. responsible for the propagation of nerve impulse in the axons between neurons, and the corresponding effect in the optical domain can open new perspectives for transport and processing of optical information. This internship aims at studying the formation and propagation of such waves in nonlinear, coupled array of micropillar cavities. The work consists in a nano-fabrication stage and optical characterization of the fabricated samples. Nano-fab is done in our clean room. It allows to get familiar with standard clean room techniques such as etching, lithography, electronic microscopy, … Optical studies take place in the lab and use excitation lasers as well as modern, fast detection equipments (high bandwidth oscilloscopes, fast photodetectors, cameras,...). This study is pursued in coll. with A. Giacomotti at the LPN (Photoniq group).

Master 1

• Web developpement

Start date of the proposal : 2012-02-01
Level : Master1
Contact : O. Oria
Group :
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mots clés : Django, MySQL, jQuery, Firebug


• Contribution à la réalisation d’un masque de phase pour la lithographie optique à l’échelle 50nm

Start date of the proposal : 2012-01-01
Level : Master1
Theme : Microelectronic and Photonic Devices (CMEP)
Contact : A. Talneau
Group : Optic of Semiconductor nanoStructures Group (GOSS)
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Présentation: La structuration de la matière à l’échelle sub-micrométrique (~100nm) ouvre un vaste champ d’application en microélectronique, en micro-optique, pour le piégeage optique pour les cellules solaires, ou pour les polariseurs pour écrans plats. Pour réaliser cette structuration, la lithographie optique présente l’avantage de réaliser en parallèle un grand nombre de motifs en une seule exposition. Mais la dimension ultime des motifs réalisés est limitée par la longueur d’onde utilisée. On peut réduire cette dimension en diminuant la longueur d’onde et aussi en utilisant un masque de phase pour former le faisceau d’exposition. Pour insoler à courte longueur d’ondelambda=193nm, le matériau de type grenat dopé au lutétium présente l’avantage d’être transparent à cette longueur d‘onde, et a aussi un fort indice optique, ce qui permet de concevoir un masque de phase performant. La réalisation d’un masque de phase dans le matériau LuAG demande de réaliser une structuration du grenat à l’échelle de 100nm. Sujet : Ce stage à forte composante technologique propose de contribuer au développement d’un procédé technologique permettant de réaliser la géométrie du masque de phase. L’étude portera sur le procédé de gravure et sur l’étude du masque utilisé pour cette gravure. La définition des motifs se fera par lithographie électronique, le procédé de gravure devra être fortement anisotrope et conduire à des surfaces gravées non rugueuses. Connaissances acquises au cours du stage : Ce stage abordera l’étude de matériaux, dont le grenat à graver et les matériaux servant de masque à la gravure (diélectrique, métaux), l’étude des procédés de dépôts de ces matériaux, l’étude de procédés de gravure par plasma et les moyens de caractérisation des motifs gravés.