Effet d'un champ électrique sur les trions excitoniques dans les puits quantiques de GaAs/AlGaAs

par Mostafa Azaitouni

Thèse de doctorat en Physique du solide

Sous la direction de Francis Dujardin.

Soutenue en 1998

à Metz .


  • Résumé

    Le présent travail a été consacré à l'étude des trions excitoniques (X-) résultant de la liaison d'un exciton (paire électron-trou liée) avec un électron, dans les semi-conducteurs à puits quantique de type I, GaAs/AlxGa1-xAs, en présence d'un champ électrique longitudinal. Dans le cadre de l'approximation de la masse effective et dans un modèle à deux bandes paraboliques simples non dégénérées, nous avons déterminé par une approche variationnelle l'énergie de corrélation du trion en fonction de la largeur du puits et de l'intensité du champ électrique, pour deux valeurs du rapport des masses effectives électron/trou. Il s'avère que pour les puits étroits, le champ électrique a peu d'influence sur l'energie de correlation des trions et que l'effet du champ est plus prononcé pour les puits larges. Ensuite, nous avons étudié la stabilité du trion négatif X- par rapport au mécanisme de dissociation en un exciton et un électron ; nous avons constaté que l'énergie de liaison diminue en valeur absolue quand le champ augmente, ce qui traduit une diminution de la stabilité, et aussi que l'énergie de liaison augmente, quand la largeur du puits diminue. De plus, nous avons étudié l'absorption linéaire d'un photon entre les états d'électrons et du trion négatif dans un puits quantique, en présence du champ électrique longitudinal. Nous avons calculé le coefficient d'absorption et étudié la variation de l'intensité d'oscillateur du trion négatif en fonction de l'écart de fréquence par rapport au bord d'absorption, pour diverses valeurs de la largeur du puits et du champ électrique ; nous avons constaté que l'intensité d'oscillateur diminue lorsque le champ électrique augmente, c'est la conséquence de l'effet Stark de confinement quantique.

  • Titre traduit

    Electric field effects of the excitonic trions in GaAs/AlGaAsquantum wells


  • Résumé

    This work is devoted to the study of excitonic trions (X-), which consist in two electrons bound to one hole, in semiconductor quantum weels GaAs/AlxGa1-xAs in the presence of a longitudinal electric field. In the framework of the effective mass approximation, with no account of band degeneracy effects and effective masses mismatch in the well and the barriers, we use a variational method to study the trion correlation energy as a function of the electric field and of the well width, for two values of the effective electron to hole mass ratio. For narrow enough wells, the trion correlation energy is little affected by the electric field, but when the well width increases, the effect of the electric field becomes important. Later we have study the stability of the trion relative to the dissociation mechanism into an exciton and a free electron, we show that the second electron binding energy of the negatively charged exciton is reduced by the electric fields, so that the trion becomes less stable, therefore the binding energy of trion increases with decreasing well widths. Furthermore we have studied the absorption of a photon between a free electron and a negative trion in quantum well in the presence of the electric field, we use the calculated absorption coefficient to study the variation of the oscillator strength as a function of the frequency difference[delta]w relative to the thershold, for several values of the well width and the electric field. We remark that the oscillator strength decreases with increasing intensity of the electric field, this phenomenon is the so called quantum of confined Stark effect.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-142

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