Etude des proprietes magneto-optiques d'heterostructures quantiques a base de semiconducteurs semimagnetiques

par FRANCOIS KANY

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de HELENE ULMER TUFFIGO.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le tellurure de cadmium et de manganese est l'un des semiconducteurs semimagnetiques les plus connus. On l'obtient, a partir d'un cristal ii-vi de cdte, en substituant des atomes de cadmium par des atomes de manganese (qui ont un spin 5/2). Deux phenomenes se combinent alors. D'une part, les atomes de manganese forment un systeme de spins localises qui est paramagnetique et, lorsque ceux-ci sont en concentration importante, ces spins se couplent entre-eux de facon antiferromagnetique. D'autre part, les porteurs que l'on peut photo-creer ont un spin (delocalise) qui interagit egalement avec celui des atomes de manganese. Ces deux effets, qui sont en fait interdependants, sont respectivement responsables des proprietes magnetiques et des proprietes optiques de cd#1#-#xmn#xte a l'etat massif ; ces dernieres se caracterisent notamment par un effet zeeman, proportionnel a l'aimantation, qui peut etre cent fois plus important que dans cdte. L'objet de cette these est double. Dans un premier temps, nous avons utilise ce materiau dans des structures de basse dimensionnalite : puits quantiques, super-reseaux, couches fractionnaires, super-reseaux verticaux. Les proprietes magneto-optiques de cdmnte nous ont ainsi permis d'observer les phenomenes de segregation du manganese dans un reseau de cdte et d'etudier les modifications de l'aimantation par rapport au massif. Ces travaux nous ont amenes a developper une nouvelle technique de croissance et nous avons pu, pour la premiere fois dans les semiconducteurs ii-vi, observer l'anisotropie de la polarisation de la luminescence de super-reseaux verticaux mnte/cdte. Dans un deuxieme temps, nous avons utilise cdmnte dans des puits quantiques a l'interieur de microcavites afin de modifier, grace a un champ magnetique, le couplage entre le niveau excitonique du puits et le niveau photonique de la cavite. Nous avons ainsi pu observer un regime de couplage fort (effet rabi) et obtenir un effet laser sur une transition polaritonique.


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Informations

  • Détails : 275 P.
  • Annexes : 218 REF.

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