Propriétés optiques et structurales de super-réseaux de boites quantiques auto-organisées de InAs

par Emmanuel Petitprez

Thèse de doctorat en Physique de la matière

Sous la direction de Jean-Claude Portal.

Soutenue en 2001

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés optiques et structurales de super-réseaux de points quantiques auto-organisés de InAs. Ces structures ont été réalisées par épitaxie par jets moléculaires sur substrats de GaAs (100) en faisant varier la distance entre les couches de points quantiques. Les échantillons ont ensuite été étudiés par microscopie électronique en transmission et photoluminescence. Une analyse quantitative des images de microscopie montre que la réduction de l'espacement entre les couches produit une amélioration de l'uniformité et de l'alignement vertical des points quantiques. Cependant, des couches de points quantiques trop proches ont tendance à relaxer et conduisent à la formation de défauts structuraux identifiés comme micromacles. Nous avons rapporté pour la première fois un comportement original de la position du pic de photoluminescence lorsque la distance entre les couches de points quantiques est réduite. Ce comportement est interprété en termes de modifications structurales des points quantiques, couplage électronique, relaxation de la contrainte et recombinaison non radiative au voisinage des défauts. La modélisation des spectres de photoluminescence ne reproduit le comportement expérimental que lorsque ces quatre phénomènes sont pris en compte. Des résultats expérimentaux additionnels confirment en outre l'interprétation proposée.


  • Résumé

    In this work we present a systematic study of the optical and structural properties of self-organized InAs quantum dot superlattices. The structures were grown by molecular beam epitaxy on (100) GaAs substrates with different spacing between the quantum dot layers. The samples have been investigated by transmission electron microscopy and photoluminescence. A quantitative analysis of microscopy images shows that spacer layer thickness reduction improves the quantum dots uniformity and vertical alignment. However, closely stacked quantum dot layers tend to relax through the formation of structural defects identified as microtwins We report for the first time on an unusual behavior of the photoluminescence peak position when the spacer layer thickness is reduced. This behavior is interpreted in terms of quantum dot size modification, electronic coupling, partial strain relaxation and non-radiative recombination through defect centers. Simulated photoluminescence spectra only fit the experimental data when these four features are considered. Additional experimental results also support our interpretation.

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Informations

  • Détails : 121 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 115-120

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2001/606/PET
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