Elaboration et optimisation d`un procédé de fabrication de lasers

Sujet de stage de Master 2 spécialité Matériaux
Elaboration et optimisation d’un procédé de fabrication de lasers
imprimés
Stage effectué entre le : Centre Microélectronique de Provence (Gardanne, près d’Aix en Provence, à 80%) et
Laboratoire de Physique des Lasers de l’Université Paris 13/CNRS (Villetaneuse, Seine Saint-Denis, à 20 %)
Dates indicatives : 1er mars/30 juillet.
Contexte : Les lasers organiques solides sont des lasers potentiellement accordables en longueur d’onde sur tout
le spectre visible, réalisés à partir de couches minces de matériaux pi-conjugués. Avec la récente démonstration
d’une excitation optique (pompage) par diode laser ou même par LED, il est devenu possible d’envisager la
fabrication de lasers compacts, portatifs, accordables du bleu au rouge et réalisables à très faible coût. En effet
les matériaux organiques ont cette propriété unique de pouvoir être déposés sur de grandes surfaces à faibles
coût, alors que les autres matériaux traditionnellement utilisés pour fabriquer des lasers (cristaux massifs ou
semiconducteurs) sont très onéreux et nécessitent des processus de fabrication très complexes.
Les lasers organiques à films minces ont des applications pour la détection d’espèces chimiques (polluants,
explosifs), et pour la spectroscopie visible dans le cadre d’applications biomédicales par exemple.
Sujet de stage : Un point clé pour aller vers un laser vraiment « bas-coût » et facilement accordable en longueur
d’onde est la réalisation de la couche mince contenant le milieu à gain laser : elle est traditionnellement
fabriquée par dépôt à la tournette (« spin coating ») ou par évaporation thermique sous vide. Ces techniques ne
permettent pas de réaliser facilement des grandes surfaces ou de moduler la composition chimique du matériau
déposé sur un substrat. Dans le cadre de ce stage nous allons étudier la faisabilité d’un dépôt par impression
jet d’encre. Un tel procédé permettrait la réalisation de « pixels laser », chaque pixel correspondant à un
matériau et donc à une plage de longueurs d’onde définie, voire à une seule longueur d’onde.
Pour constituer un bon milieu laser, une couche mince organique doit présenter plusieurs qualités : de faibles
pertes à la longueur d’onde laser (faible réabsorption et faible diffusion optique), une qualité de surface de
niveau « optique » (bonne planéité et faible rugosité), et une épaisseur adaptée à la structure laser choisie. On
étudiera plusieurs matériaux et plusieurs procédés de fabrication « jet d’encre » en les comparant entre eux. Les
expériences d’impression jet d’encre et de formulation des encres se feront au Centre Microélectronique de
Provence à Gardanne, sous la responsabilité de Sébastien Sanaur. Les expériences laser se feront quant à elles au
Laboratoire de Physique des Lasers, à l’Université Paris 13, sous la responsabilité de Sébastien Chénais.
Conditions pratiques : La ou le stagiaire partagera son temps entre Gardanne et Paris, avec une grande majorité
du temps en Provence pour l’élaboration des échantillons et un peu de temps à Villetaneuse pour les tests laser,
en fin de stage. Il/elle percevra une gratification de stage réglementaire (436.05€ nets mensuels), et les trajets
A/R Paris-Gardanne seront pris en charge. Une chambre en résidence universitaire est d’ores et déjà réservée à
Gardanne mais le loyer est à la charge de l’étudiant(e) (450€/mois maximum, s’il n’y a aucune aide au logement.)
L’hébergement en région parisienne n’est pas pris en charge.
Compétences requises : master matériaux ou école de chimie, avec des compétences de base en optique et
photonique (optique géométrique et physique). Des compétences en physique des lasers sont un plus, mais ne
sont pas indispensables pour ce stage car elles pourront être apportées par le LPL.
Contact : envoyer CV et lettre de motivation à :
Sébastien Chénais, Laboratoire de Physique des Lasers, [e-mail]
Sébastien Sanaur, Centre de Microélectronique de Provence, [email protected]