Spectroscopie resolue en temps dans des heterostructures semiconductrices a confinement quantique : - orientation de spin et transfert de population dans un double puits - dynamique de relaxation et de recombinaison d'une boite unique

Time resolved spectroscopy of quantum confined semiconductor heterostructures : - spin orientation and population transfer in double quantum wells - relaxation and recombination dynamics of a single quantum dot

• Auteur / Autrice : Arianna Filoramo
• Direction : Claude Delalande
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Dans ce memoire nous avons etudie deux themes : le premier concerne l'etude optique de la dynamique temporelle des transports tunnel de population et de spin dans un double puits quantique asymetrique de gaas/(ga,al)as ; le deuxieme concerne l'etude optique avec resolutions spatiale et temporelle d'une boite quantique unique fabriquee par une methode d'interdiffusion. Par une etude systematique realisee sur le transport tunnel en fonction du champ electrique sur un large intervalle de champ pour un double puits quantique asymetrique de gaas/(ga,al)as nous avons pu demontrer l'importance de la correlation excitonique, necessaire a un accord entre theorie et experience. En particulier nous avons propose dans ce memoire un nouveau mecanisme (desintegration de type fano) de transport tunnel. Nous avons montre qu'une description appropriee (fuite tunnel des excitons) est necessaire afin d'obtenir un accord quantitatif theorie experience pour le transfert assiste par le phonons lo. Nous avons presente et discute des resultats experimentaux qui suggerent que le transfert tunnel est sequentiel et que le deux processus sequentiels sont en fait correles. Nous avons egalment etudie la polarisation de spin dans un double puits quantique asymetrique. Nous avons considere dans un premier temps l'effet d'une relaxation energetique intra-puits rapide assistee par un phonon lo sur la conservation du spin et nous avons demontre experimentalement son importance. Nous avons ensuite discute le role joue par les diverses resonances energetiques inter-puits sur la polarisation des etats fondamentaux du puits mince et du puits large. Les effets importants dus a l'asymetrie de la structure ont ete evalues. Enfin nous avons etudie le transfert de polarisation du puits mince vers le puits large et discute l'influence de la maniere dont s'effectue le transfert de population sur la polarisation detectee. La deuxieme partie de la these a ete consacree a l'etude de microphotoluminescence avec resolution temporelle de boites quantiques (systeme od). Nous avons mis en evidence, par une etude du temps de montee du signal de photoluminescence, l'importance de l'interaction coulombienne (effet auger) entre les excitons de la boite unique dans l'etape initiale de leur relaxation energetique. D'autre part aucune inhibition de la relaxation d'energie assistee par les phonons acoustiques n'a pas ete observee dans nos boites. Enfin, les resultats obtenus pour la boite de plus grand confinement ont demontre une caracteristique inattendue (ou surprenante) : d'une part, le caractere excitonique du spectre de pl est clairement mis en evidence ; d'autre part, l'interpretation de la dynamique de relaxation suppose l'existence d'une statistique de fermi pour les excitons, qui seraient donc sujets au principe d'exclusion de pauli!