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Nature du désordre et propriétés optiques des excitons dans les fils quantiques semi-conducteurs : de la boîte au fil
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Guillet, Thierry |
| Copyright Year | 2002 |
| Abstract | L'imagerie des proprietes spectroscopiques locales, par microphotoluminescence, nous a permis de comprendre et d'analyser les proprietes de localisation dans les fils quantiques semiconducteurs graves en V, et d'identifier les causes structurales de desordre. Nous avons ainsi mis en evidence les differences entre deux generations de fils quantiques. Dans la premiere, la rugosite des hetero-interfaces impliquees dans le confinement des porteurs est importante et donne lieu a la localisation des excitons; le fil quantique, dit en "regime 0D", se comporte comme une collection de boites quantiques. Dans la deuxieme generation, les fluctuations des hetero-interfaces sont beaucoup plus rares (2 par µm dans les meilleurs echantillons) et les excitons sont delocalises sur plusieurs centaines de nanometres. Chaque ilot peut alors etre considere comme une portion de fil quantique, justifiant l'appellation de "regime 1D". Les proprietes electroniques des fils quantiques ont ete etudiees en microluminescence sur une boite quantique ou un ilot unique, et ont ete correlees a leurs proprietes structurales. Cette approche "nano-objet individuel" nous a donne acces aux proprietes intrinseques de ces objets, en nous affranchissant de l'elargissement inhomogene des resultats habituellement obtenus sur une population macroscopique. Dans les fils quantiques en regime 0D, la structure fine du doublet radiatif de l'exciton localise dans les boites quantiques a ete mise en evidence experimentalement et reliee a l'interaction Coulombienne d'echange. L'evolution en temperature des spectres de microluminescence a ete interpretee comme l'etablissement du couplage fort entre excitons et phonons acoustiques : le pic zero phonon observe a basse temperature disparait des 30 K au profit d'une raie plus large de luminescence assistee par les processus d'emission et d'absorption de phonons. Dans les fils quantiques en regime 1D, nous avons montre que les excitons delocalises dans les ilots sont sensibles au desordre residuel, principalement du a la presence de champs piezoelectriques internes. La theorie de l'exciton a ete reprise dans le cas des fils quantiques, dont la singularite necessite une grande rigueur dans la resolution de l'hamiltonien de l'atome d'hydrogene a 1D. Le temps de vie radiatif des excitons a ete mesure et suit a basse temperature une loi en sqrt(T), prouvant que les excitons de bas de bande sont localement a l'equilibre thermique et que leur densite est en 1/sqrt(E) a l'echelle de kT, comme attendu pour un systeme unidimensionnel. Nous avons enfin mis en evidence la transition de Mott entre un gaz dilue d'excitons en interaction Coulombienne et un plasma dense d'electrons et de trous lorsque la densite de porteurs photocrees est augmentee, et nous avons caracterise ces differents regimes de densite. La formation de biexcitons dans le gaz dilue d'excitons a en particulier ete confirmee. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006929/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
