Systemes d'electrons dans les nanostructures semi-conductrices a confinement quantique dans 2 ou 3 directions

par SOPHIE HAMEAU

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de YVES GULDNER.

Soutenue en 2000

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Cette these constitue une etude, par magnetospectroscopie aux ondes millimetriques, submillimetriques et dans l'infrarouge lointain, de la structure electronique des systemes confines de semi-conducteurs tels que les fils (systemes 1d) ou les boites quantiques (systemes 0d). Une facon de realiser des structures de dimensions submicroniques et nanometriques est de moduler lateralement la densite electronique d'un gaz bidimensionnel d'electrons (ge2d) contenu dans une heterostructure a dopage selectif. Cette modulation est obtenue par lithographie electronique suivie d'une gravure ionique. Nous avons etudie, d'une part, le confinement et la population electronique dans des fils graves gaas/a1gaas. D'autre part, nous avons etudie l'influence de la profondeur de gravure sur la densite d'un ge2d contenu dans une heterostructure si/sige. Cette etude theorique et experimentale a montre qu'il etait possible, selon la profondeur de barriere dopee gravee, de realiser toutes les etapes de modulation du gaz bidimensionnel, a savoir un gaz bidimensionnel faiblement module, puis un reseau d'antiplots (ge2d comportant un reseau periodique de zones vides d'electrons) et enfin un reseau de boites parfaitement isolees les unes des autres dont la taille effective diminue fortement avec la gravure. Une autre maniere d'obtenir des systemes confines d'electrons est la croissance auto-organisee utilisant le grand desaccord de maille entre deux materiaux. Nous avons etudie le couplage entre les electrons et les phonons optiques dans des boites quantiques inas, ne contenant qu'un seul electron, obtenues sur un substrat gaas. Dans les semi-conducteurs massifs, les gaz bidimensionnels ou les fils quantiques, les phonons optiques jouent un role fondamental. En effet, l'emission de phonons optiques est le mecanisme de loin le plus efficace pour la relaxation des electrons places dans des niveaux excites. Nous avons montre l'existence d'un couplage fort entre les electrons et les phonons au sein des boites quantiques conduisant a la formation d'etats hybrides electron-phonon(s) : des polarons a longue vie. La relaxation des porteurs par emission de phonons optiques est alors impossible dans les boites quantiques. Ces polarons constituent un aspect nouveau de l'interaction electron-phonon dans les semi-conducteurs qui pourrait avoir des implications importantes sur la relaxation des porteurs dans les nanostructures.


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Informations

  • Détails : 166 p.
  • Annexes : 93 ref.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 2000
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