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Other titre : Études sur les architectures d'or-semiconducteur pour la photoluminescence assitée par plasmons de surface

dc.contributor.advisorDubowski, Janfr
dc.contributor.authorLepage, Dominicfr
dc.date.accessioned2014-05-14T19:51:58Z
dc.date.available2014-05-14T19:51:58Z
dc.date.created2006fr
dc.date.issued2006fr
dc.identifier.isbn9780494429792fr
dc.identifier.urihttp://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1430
dc.description.abstractAbstract : Surface plasmons polaritons on metal-semiconductor architecture can play a significant role in nanobiodetection. Those surface plasmons properties are particularly ideal for surface sensing. The general idea of the project is the conception of a biodetector, which probing mechanism is the resonance of surface plasmon polaritons (SPs) with light emitted by the semiconductor substrate via photoluminescence (PL). The measured signal is surface plasmon assisted PL, modulated by presence of biomolecules in the vicinity of the gold film. In addition, surface chemistry of the gold-thiol interface is utilized prior to biofunctionalization, allowing a selective design for the ultra-sensitive detection of different biomolecules. The presented architectures promise strong selectivity, through surface functionalization and enhanced sensivity, from SPs based measurements. The devices fabrication processes are kept simple to offer the benefits of integrated microstructures: miniaturisation, mass fabrication, easy operation and self-alignment between the source and the sensing element. The proposed architectures have open active regions in order to allow a continuous probing and, in addition to be self-referential systems, offer the potential for parallelism, allowing high-throughput screening. Experiments implied the fabrication of subwavelength gold gratings, within an architecture built on a GaAs/AlGaAs heterostructure substrate. Efficient architectures for the integrated infrared SP-PL coupling were designed, built, characterised and their properties analysed to achieve an extensive understanding of the physical processes implied in these integrated biosensors. The research hereby presented is based on very innovative biosensing techniques, on which only very a small amount of literature exists. The experimental and theoretical works presented have therefore been very exploratory and the initial results even went against preliminary expectations. Nonetheless, theoretical details have been developed afterwards to describe the origin of the obtained results and allowed to establish, in a convincing manner, the procedure to follow for an optimal architecture. Critical parameters where identified and their inter-relations established through experimental results and a second round of theoretical analysis. Subsequently, final measurements showed a strong correlation with the latest theoretical model. // Résumé : Les plasmons polaritons de surface à l’interface de métaux et semiconducteurs peuvent jouer un rôle majeur dans la nanobiodetection de surface, étant donné leur extrême localisation surfacique. L’idée générale du projet consiste en la conception d’un biodetecteur, dont le mécanisme de sonde est la résonance par plasmons de surface (PS) avec la lumière émise par le substrat semiconducteur, via sa photoluminescence (PL). Le signal mesuré est la PL assistée par plasmon de surface, modulée par la présence de biomolécules à la proximité d’une mince couche d’or. De plus, la chimie de surface des thiols avec l’interface d’or est utilisée pour la biofonctionnalisation du système, engendrant un dispositif sélectif dont l’ultra sensitivité permet la détection de différentes biomolécules. Les architectures présentées promettent une forte sélectivité, à travers la fonctionnalisation de surface, ainsi qu’une sensitivité accrue, grâce aux mesures basées sur les PS. Les procédés de fabrication des dispositifs sont gardés simples pour offrir les bénéfices des microstructures intégrées: miniaturisation, fabrication de masse, opération facile ainsi que l’auto-alignement entre la source et l’élément senseur. Les architectures proposées ont leurs régions actives ouvertes à l’environnement, pour permettre des mesures en continu et en plus d’être des systèmes autoréférentiels, offrent un potentiel de mesures en parallèle, pour un grand nombre de mesures en simultanées. Les expériences présentées impliquent la fabrication de réseaux d’or, à l’intérieur d’architectures construites sur une hétérostructure de GaAs/AlGaAs. Des dispositifs efficaces pour le couplage intégré de PS-PL infrarouge ont été conçus, construits, caractérisés et leurs propriétés analysées pour atteindre une compréhension étendue sur les procédés physiques impliqués dans ce biosenseur intégré. La présente recherche est basée sur des techniques très innovatrices de biocapteurs pour lesquelles il existe peu de littérature. Les travaux expérimentaux et théoriques se révèlent ainsi de nature très exploratoire et les résultats préliminaires obtenus ont d’ailleurs été a l’encontre des prédictions initiales. Cependant, les détails théoriques développés a posteriori permettent de comprendre l’origine des résultats obtenus et d’établir, de manière convaincante, les procédures à suivre pour une architecture optimale. Les paramètres critiques ont été identifiés et leurs interrelations établies à travers des résultats expérimentaux ainsi qu’une seconde analyse théorique. Subséquemment, des mesures finales ont démontré une forte corrélation avec le dernier modèle théorique établi.fr
dc.language.isoengfr
dc.publisherUniversité de Sherbrookefr
dc.rights© Dominic Lepagefr
dc.titleStudies on gold-semiconductor architectures for surface plasmon assisted photoluminescencefr
dc.title.alternativeÉtudes sur les architectures d'or-semiconducteur pour la photoluminescence assitée par plasmons de surfacefr
dc.typeMémoirefr
tme.degree.disciplineGénie électriquefr
tme.degree.grantorFaculté de géniefr
tme.degree.levelMaîtrisefr
tme.degree.nameM. Sc. A.fr


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