Propriétés optiques des nanotubes de carbone métalliques de l’ultraviolet à l’infrarouge lointain ; Optical properties of metallic carbon nanotubes from ultraviolet to far infrared

Les nanostructures carbonées, en particulier les nanotubes de carbone, représentent un domaine de recherche d'une importance cruciale pour l'électronique et l'optique à l'échelle nanométrique. Parmi ces nanostructures, les nanotubes de carbone métalliques offrent un potentiel technologique exceptionnel en tant que plus petits fils métalliques à l'échelle nanométrique, dotés de propriétés électriques remarquables. Cependant, malgré leur importance potentielle, les nanotubes de carbone métalliques ont été relativement moins étudiés en optique par rapport à leurs homologues semi-conducteurs, qui présentent un intérêt en tant que sources lumineuses dans le proche infrarouge. Cette thèse se concentre sur la détermination des propriétés optiques des nanotubes de carbone métalliques sur une vaste gamme spectrale, de l'ultraviolet à l'infrarouge lointain. Ce travail a impliqué la préparation et la caractérisation minutieuses d'échantillons de nanotubes de carbone triés, tant métalliques que semi-conducteurs, en utilisant diverses techniques telles que l'absorption optique, la microscopie à force atomique, la spectroscopie Raman et l'analyse thermogravimétrique. Un aspect crucial de notre recherche a été la détermination de la constante diélectrique complexe des films de nanotubes de carbone métalliques, un paramètre fondamental pour comprendre leur comportement optique. Pour ce faire, nous avons mis en place une méthode numérique robuste basée sur les relations de Kramers-Kronig appliquées à la phase du coefficient de Fresnel, dont les limitations et la précision sont discutées. La grandeur mesurable nous permettant d’extraire la constante diélectrique est la réflectance, mesurée avec un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier et un spectromètre ultraviolet-visible. Nous avons particulièrement étudié les transitions intrabandes, qui induisent un comportement de type Drude dans le moyen infrarouge. En déterminant la fréquence plasma écrantée, nous avons pu caractériser le seuil en deçà duquel un film de ...