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Matériaux à changement de phase émergents pour la nanophotonique reconfigurable
No full textLa nanophotonique est un domaine de recherche en pleine expansion à la croisée entre les nanotechnologies et l’optique. Ce domaine consiste à contrôler la lumière par l’intermédiaire de nano-structuration de la matière, et trouve de nombreuses applications industrielles allant des télécommunications, aux capteurs en passant par les dispositifs d’affichages, la génération d’hologrammes ou encore l’informatique neuromorphique. Bien que prometteurs pour les technologies du futur, les dispositifs nanophotoniques sont actuellement limités par un manque de flexibilité : ils ne peuvent avoir qu’une unique fonctionnalité fixée à la fabrication. L’enjeu consiste alors à proposer des stratégies afin de concevoir des dispositifs actifs, dont la réponse optique pourra être modulée après la fabrication, tout en faisant évoluer ces dispositifs vers l’intégration sur plateforme industrielle. Parmi les principales pistes explorées, les matériaux à changement de phase (PCM), sont particulièrement intéressants. Ils présentent un fort contraste de propriétés optiques entre leur forme amorphe et cristalline, pouvant être utilisé pour moduler la réponse optique d’un dispositif. De plus, il est possible de provoquer leur changement d’état amorphe/cristallin de manière réversible et rapide par l’intermédiaire d’un stimuli tel que le chauffage, l’exposition laser ou une impulsion électrique. Cependant, plusieurs défis sont à résoudre afin d’intégrer les PCM sur des dispositifs reconfigurables, dont : l’étude de la stabilité chimique du matériau, le développement de méthodes permettant un control local de sa phase (par voie optiques et/ou électrique), l’optimisation du cyclage entre les deux phases (amorphes et cristalline), … Dans ce contexte, cette thèse vise à proposer des stratégies afin d’intégrer les PCM, et plus particulièrement le Sb2S3, sur des dispositifs reconfigurables opérant essentiellement dans le visible et le proche infra-rouge. Le Sb2S3 est un PCM dit « à faible pertes optiques » car il bénéficie d’une bonne transparence dans le visible et proche infrarouge, tout en gardant un fort contraste d’indice de réfraction. Etudié depuis peu par la communauté nanophotonique, il est peu connu en ce qui concerne ses mécanismes de changement de phase, ses performances et sa stabilité dans les dispositifs. Les objectifs principaux de la thèse sont ainsi la caractérisation optique et structurale du Sb2S3 dans ces différents états, ainsi que le développement de méthodes permettant de contrôler le changement de phase de ce PCM par voie optique et électrique. Nous avons d’abord vérifié que le Sb2S3 présentait des propriétés optiques intéressantes dans ces deux états. Plus particulièrement, nous avons montré son intérêt pour des applications multi-niveaux, du fait d’une variation graduelle de son indice de réfraction entre les phases complètement amorphe et cristalline. Puis, nous avons relevé les principaux défis pour l’intégration du Sb2S3 sur dispositifs (oxydation, cristallisation aléatoire) ainsi que des stratégies pour les surmonter. Nous présentons également une méthode permettant de suivre en direct la cristallisation du PCM, qui nous a permis de mieux appréhender les mécanismes en jeux. Nous avons aussi démontré l’amorphisation réversible du Sb2S3 par exposition laser et déterminé les conditions permettant d’amorphiser complétement et partiellement le PCM. Nous avons identifié les limites de notre méthode, accompagnées des possibles optimisations. Enfin, nous avons expliqué comment contrôler la propagation des cristaux de Sb2S3 par voie électrique, ce qui représente un résultat particulièrement novateur et prometteurs pour la fabrication de dispositifs reconfigurables. L’ensemble des résultats obtenus justifie l’intérêt du Sb2S3 pour les dispositifs nanophotoniques reconfigurable, tout en proposant des pistes pour pallier aux potentielles difficultés d’intégration rarement mentionnées dans la littérature.Nanophotonics is a booming field at the crossroads of nanotechnologies and optics. It involves the control of light through nanostructuration, and has numerous applications including, but not limited to, telecommunications systems, sensors, displays, holograms or neuromorphic computing. Although promising for the future technologies, nanophotonic devices are currently limited by a lack of tunnability: they usually have a single functionality fixed by the fabrication. The challenge is thus to propose new strategies for designing active devices with post-fabrication tunability, while enabling on-chip integration for industrial platforms. Among the possible ways to modulate devices’ optical response, phase-change materials (PCMs) are particularly promising. Indeed, they can be rapidly and reversibly switched between their amorphous and crystalline phase by applying an external stimulus such as heat, laser or electrical pulses. This amorphous/crystalline phase transition induces a significant change in the material's optical properties, which is used for tuning the devices' response. Yet, several challenges such as: the study of the materials’ chemical stability, the development of methods for locally controlling (optically and/or electrically) the PCM phase or the optimization of the cycling between the two phases (amorphous and crystalline), still lie ahead in order to integrate PCMs into reconfigurable devices. This PhD project therefore aims at developing strategies to integrate PCMs, in particular Sb2S3, into reconfigurable devices operating mainly in the visible and near-infrared ranges. Sb2S3 is a so-called “low loss” PCM, as it benefits from a good transparency in the visible and near infrared, while still exhibiting a high refractive index contrast between its two phases. It has just recently been introduced in the nanophotonic community, and is thus not well-known when it comes to its phase transition mechanisms and performances as well as its stability on devices. Consequently, the main objectives of this thesis are to characterize Sb2S3 optical and structural properties in its different phases, as well as to develop methods for optically and electrically controlling the phase change of this PCM. In particular, we first present the remarkable optical properties of our Sb2S3, arising from a gradual refractive index variation between the fully amorphous and crystalline phases and low losses, which is promising not only for binary systems but also for multi-level applications. We then identify the main challenges for Sb2S3 integration on devices (oxidation, stochastic crystallization) along with strategies to overcome them. We also present a simple method for the in-situ monitoring of PCM crystallization, enabling us to gain insights on Sb2S3 crystallization. Secondly, we demonstrate the reversible laser-induced amorphization of Sb2S3, and provide the conditions for complete and partial amorphization of the PCM. In addition, we identify the limitations of this switching method, along with the possible optimizations. Finally, we explain how to control electrically Sb2S3 grain growth using micro-heaters. This last result is particularly innovative and promising the fabrication of reconfigurable devices. Overall, the presented results confirm Sb2S3 potential for reconfigurable nanophotonic devices, while proposing ways of overcoming potential integration challenges, which are rarely mentioned in the literature
Matériaux à changement de phase émergents pour la nanophotonique
No full textThis PhD thesis focused on the study of Sb2S3, a low loss PCM, for its use in active nanophotonic devices operating in the visible and NIR range and for which high transparency is required. The idea is to use the change of properties of this PCM upon the amorphous/crystalline phase transition for modulating the devices optical responses. The work presented thus consisted in determining Sb2S3 thin films main properties in the amorphous and crystalline phases, as well as in developing strategies for locally controlling the PCM phase transition via optical and electrical means. The underlying goals are to assess the potential of Sb2S3 for reconfigurable nanophotonics as well as to address the challenges related to this specific PCM.Cette thèse de doctorat s'est concentrée sur l'étude du Sb2S3, un PCM à faible perte, et son utilisation dans des dispositifs nanophotoniques actifs fonctionnant dans le visible et le proche infrarouge et pour lesquels une transparence élevée est requise. L'idée est d'utiliser le changement de propriétés de ce PCM lors de la transition de phase amorphe/cristalline pour moduler les réponses optiques de dispositifs nanophotonique. Le travail présenté a ainsi consisté à déterminer les principales propriétés des couches minces de Sb2S3 dans les phases amorphe et cristalline, ainsi qu'à développer des stratégies pour contrôler localement la transition de phase du PCM par des moyens optiques et électriques. Les objectifs sous-jacents sont d'évaluer le potentiel du Sb2S3 pour la nanophotonique reconfigurable ainsi que de relever les défis liés à ce PCM spécifique
Matériaux à changement de phase émergents pour la nanophotonique
No full textThis PhD thesis focused on the study of Sb2S3, a low loss PCM, for its use in active nanophotonic devices operating in the visible and NIR range and for which high transparency is required. The idea is to use the change of properties of this PCM upon the amorphous/crystalline phase transition for modulating the devices optical responses. The work presented thus consisted in determining Sb2S3 thin films main properties in the amorphous and crystalline phases, as well as in developing strategies for locally controlling the PCM phase transition via optical and electrical means. The underlying goals are to assess the potential of Sb2S3 for reconfigurable nanophotonics as well as to address the challenges related to this specific PCM.Cette thèse de doctorat s'est concentrée sur l'étude du Sb2S3, un PCM à faible perte, et son utilisation dans des dispositifs nanophotoniques actifs fonctionnant dans le visible et le proche infrarouge et pour lesquels une transparence élevée est requise. L'idée est d'utiliser le changement de propriétés de ce PCM lors de la transition de phase amorphe/cristalline pour moduler les réponses optiques de dispositifs nanophotonique. Le travail présenté a ainsi consisté à déterminer les principales propriétés des couches minces de Sb2S3 dans les phases amorphe et cristalline, ainsi qu'à développer des stratégies pour contrôler localement la transition de phase du PCM par des moyens optiques et électriques. Les objectifs sous-jacents sont d'évaluer le potentiel du Sb2S3 pour la nanophotonique reconfigurable ainsi que de relever les défis liés à ce PCM spécifique
Matériaux à changement de phase émergents pour la nanophotonique
No full textThis PhD thesis focused on the study of Sb2S3, a low loss PCM, for its use in active nanophotonic devices operating in the visible and NIR range and for which high transparency is required. The idea is to use the change of properties of this PCM upon the amorphous/crystalline phase transition for modulating the devices optical responses. The work presented thus consisted in determining Sb2S3 thin films main properties in the amorphous and crystalline phases, as well as in developing strategies for locally controlling the PCM phase transition via optical and electrical means. The underlying goals are to assess the potential of Sb2S3 for reconfigurable nanophotonics as well as to address the challenges related to this specific PCM.Cette thèse de doctorat s'est concentrée sur l'étude du Sb2S3, un PCM à faible perte, et son utilisation dans des dispositifs nanophotoniques actifs fonctionnant dans le visible et le proche infrarouge et pour lesquels une transparence élevée est requise. L'idée est d'utiliser le changement de propriétés de ce PCM lors de la transition de phase amorphe/cristalline pour moduler les réponses optiques de dispositifs nanophotonique. Le travail présenté a ainsi consisté à déterminer les principales propriétés des couches minces de Sb2S3 dans les phases amorphe et cristalline, ainsi qu'à développer des stratégies pour contrôler localement la transition de phase du PCM par des moyens optiques et électriques. Les objectifs sous-jacents sont d'évaluer le potentiel du Sb2S3 pour la nanophotonique reconfigurable ainsi que de relever les défis liés à ce PCM spécifique
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
- …
