Les matériaux à bande interdite photonique.
Vincent Berger (Thomson-CSF, Orsay)

Jeudi 23 janvier 1997

Les matériaux à bande interdite photonique sont des matériaux dans lesquels l’indice diélectrique est structuré de manière périodique, dans plusieurs dimensions. Cette périodicité peut ressembler à celle du potentiel cristallin dans un solide, et la similarité existant entre les équations de Maxwell et l’équation de Schrödinger, en régime stationnaire, permet alors de dresser un parallèle entre les propriétés électromagnétiques de ces matériaux et les propriétés électroniques des cristaux.

La périodicité de la fonction diélectrique peut ainsi mener à l’ouverture d’une bande d’énergie interdite pour les photons, similaire à la bande interdite d’états électroniques dans les semiconducteurs. On peut ainsi espérer, grâce à ces structures diélectriques, contrôler le champ électromagnétique, comme on a su contrôler le mouvement des électrons dans les hétérostructures semiconductrices.

On peut alors parler de refractive index engineering , par analogie au band gap engineering . Le grand nombre d’applications possibles de ces matériaux dans des domaines spectraux extrêmement différents, allant des hyperfréquences (substrats pour antennes, filtres) au visible (lasers sans seuils), ainsi que le grand nombre de structures et de matériaux différents utilisés (alumines, silicium ou arseniure de gallium, métaux, polymères, polystyrènes, fibres optiques...) donnent à ce sujet un caractère fortement novateur.

Un état de l’art illustrant la diversité des matériaux à bande interdite photonique sera presenté, ainsi qu’une revue des perspectives attendues.