Optical properties of a two-dimensional electron gas in magnetic fields

par Marcin z Drozdowa Byszewski

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Marek Potemski et de Zbyslaw Wilamowski.

Soutenue en 2005

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les propriétés d'un gaz électronique bidimensionnel soumis à champs magnétiques intenses et à bas champs magnétiques sont étudiés par la spectroscopie optique: l'effet Hall quantique fractionnaire (FQHE) par photoluminescence et diffusion inélastique de la lumière, puis un nouvel effet oscillatoire de la résistance induit par micro-ondes (MIROs) par transport et absorption des micro-ondes. Les effets des interactions entre électrons du 2DEG sont à l'origine de FQHE. Jusqu'à maintenant, les expériences d'optiques n'ont pas permis les études des interactions entre électrons sur toute la gamme de fractions. Les fractions 1/3, 2/5, 3/7, 3/5, 2/3 et 1 sont clairement observées dans les spectres non traités et montrent une symétrie autour du facteur de remplissage 1/2. La symétrie des fermions composites ets observée dans les spectres. A bas champ magnétique, sous irradiation micro-onde, les propriétés de transport s'écartent nettement des oscillations bien connues de Shubnikov - de Haas pour évoluer vers une série d'états de résistance zéro. Les résultats des mesures d'absorption des micro-ondes sont présentés pour deux échantillons. L'échantillon de basse mobilité montre seulement une absorption autour de la résonance cyclotron (CR). L' échantillon de haute mobilité montre aussi des signaux d'absorption aux harmoniques de la CR. Les mesures ont permis d'inférer l'existence de deux processus d'absorption différents et séparés. L'absorption non résonante est mieux visible en transport et observée comme MIROs, et l'absorption résonante, mieux observée dans les mesures d'absorption, suit probablement les règles de polarisation de résonance cyclotron.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Propriétés optiques d'un gaz d'électrons bidimensionnel soumis à un champ magnétique


  • Résumé

    Studies of properties of a two-dimensional electron gas in magnetic fields by optical spectroscopy is presented: fractional quantum Hall effect (FQHE) studied by photoluminescence and inelastic light scattering in high fields, and a recently discovered effect of microwave induced resistance oscillations (MIROs) by transport and absorption measurements in low fields. Until now, series of FQHE states, arising due to electron interaction, were not observed in photoluminescence. This work reports on optical detection of a whole family of 1/2 fractional states observed in photoluminescence. The features reflect pattern analogous to the one observed by the magneto--resistivity traces. The strongest features observed even in raw data include fractions 1/3, 2/5, 3/7, 3/5, 2/3 , and 1 on either side of the 1/2 state. The last chapter describes the studies of the new effect of microwave resistance induced oscillations (MIROs). When irradiated with microwaves, the behaviour of 2DEG transport properties deviates from the Shubnikov -- de Haas oscillations. The resistance traces exhibit series of vanishing resistance states. The frequency dependence of transport data shows a gradual changeover from transport traces reflecting MIROs in low microwave frequencies, to traces showing nearly the cyclotron resonance only. The results of the absorption measurements validate description of the MIROs as the result of oscillatory density of states. Also, the existence of two separate absorption processes are suggested to explain the microwave polarisation independence of MIROs, and the crossover from MIROs-like transport data at low frequencies to cyclotron--like traces at higher frequencies.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( xi-143 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0109
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