Etude d'une distribution de porteurs hors d'equilibre dans l'arseniure de gallium par spectroscopie femtoseconde

par JEAN-PAUL FOING

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de DANIELE HULIN.

Soutenue en 1991

à l'EP .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les mesures d'absorption dans les semi-conducteurs donnent directement acces aux densites de porteurs et permettent de suivre la thermalisation de ces porteurs entre eux et avec le reseau. La technique utilisee est la methode pompe-sonde, ou un premier faisceau laser de largeur spectrale finie vient creer des porteurs fortement excites, qu'un second faisceau spectralement large vient tester a intervalles de temps variables. La resolution temporelle de ces experiences est avant tout limitee par la duree de l'impulsion de test. La premiere partie de cette these est consacree a la generation des impulsions adaptees a l'etude des porteurs hors d'equilibre. Elle decrit en particulier la mise au point d'un amplificateur multipassage a haut taux de repetition et la determination de la phase d'impulsions femtosecondes par correlation croisee. Cette technique est utilisee pour controler la correction de la dispersion de vitesse de groupe des impulsions de test et de pompe. Cette recompression permet non seulement d'obtenir une impulsion de test de duree de 21fs (1fs=10##1#4s), mais surtout de supprimer le glissement de frequences dans l'impulsion qui nuit a l'interpretation des spectres experimentaux. Nous nous sommes plus particulierement interesses a la creation d'une densite de porteurs hors d'equilibre. Les spectres obtenus conservent alors le profil de la pompe mais font apparaitre sur le flanc haute energie de la pompe, une augmentation d'absorption inattendue, contraire au principe de pauli. La creation de porteurs ayant evidemment lieu pendant le passage de la pompe, les phenomenes observes sont une combinaison d'effets physiques dus aux populations creees et d'effet de coherence entre pompe et test. Nous nous sommes attaches a distinguer aussi bien theoriquement qu'experimentalement ces differents effets. La contribution des effets de coherence a pu etre mise en evidence en faisant varier la phase de l'impulsion de pompe; elle ne peut expliquer a elle seule l'absorption induite. Cette augmentation d'absorption est finalement attribuee a des effets a n corps: elle est analogue a la singularite de rayons x observee dans les metaux, la mer de fermi de la bande de conduction des metaux etant remplacee dans nos experiences par une mer de fermi hors equilibre


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