Orientation de spin par pompage optique dans les boîtes quantiques InAs/GaAs : effets nucléaires

par Pierre-François Braun

Thèse de doctorat en Matériaux, technologie et composants de l'électronique

Sous la direction de Thierry Amand.

Soutenue en 2007

à Toulouse, INSA , en partenariat avec Laboratoire de physique et chimie de nano objets (Toulouse ; 2007-....) (laboratoire) .


  • Résumé

    L’étude et le contrôle du spin d’un porteur dans une boîte quantique unique (BQ) est un élément clé en vue du développement de la spintronique et des composants de base nécessaires au stockage et à la manipulation de l’information quantique (e. G. Pour la création d’un ordinateur quantique). Dans cette thèse, on s’intéresse donc aux spins électroniques et nucléaires, couplés par interaction hyperfine, dans des BQs individuelles auto-organisées d’InAs/GaAs. Ce travail met plus particulièrement en avant la dynamique de spin des électrons, des noyaux et du système couplé. Une des motivations en est que, si l’on parvient à polariser fortement en spin les noyaux d’une boîte quantique, il devient dès lors imaginable de transférer un état cohérent électronique à un ensemble de noyaux pour en assurer le stockage. Pour ce faire, des expériences de pompage optique orienté par photoluminescence sont réalisées. Un microscope confocal original résolu en temps, en température, en champ magnétique et en polarisation, destiné à l’analyse par micro-photoluminescence de boîtes individuelles, est conçu et développé. Les mesures effectuées mettent d’une part en évidence le déphasage du spin électronique dû aux fluctuations du champ nucléaire. Cependant, nous montrons que s’il est possible de supprimer l’effet de déphasage pour la composante longitudinale du spin électronique, il n’en est rien concernant la composante transverse. D’autre part, les conditions d’obtention d’une forte polarisation nucléaire équivalente à un champ effectif de plusieurs Teslas ont été déterminées et des effets originaux de bistabilité de la polarisation nucléaire sur nano-objets uniques sont décrits et modélisés

  • Titre traduit

    Spin orientation induced by optical orientation in InAs/GaAs quantum dots : nuclear effects


  • Résumé

    The study and control of carrier spins in quantum dots is important for the development of future spintronic and elementary devices that process and store quantum information (e. G. In order to build a quantum computer). In this thesis electron and nuclear spins that are coupled by hyperfine interaction in single InAs/GaAs self-assembled quantum dots are investigated. This work focuses on the spin dynamics of the electron, the nuclei and the coupled system. When a strong nuclear polarisation is achieved in the dots, the transfer of a coherent electron spin state to the nuclei is anticipated, which represents a motivation for this study. To achieve these targets, photoluminescence experiments have been carried out. The design and construction of an original confocal time-, temperature-, magnetic field- and polarisation-resolved microscope, which allows us to record spectra of individual dots in micro-photoluminescence, is described. The experimental studies uncover the dephasing of the electronic spin due to nuclear field fluctuations. We show that the relaxation of the longitudinal spin component can be suppressed, but not the relaxation of the transverse component. Finally, the conditions required to achieve a strong nuclear polarisation equivalent to an effective field of several Teslas have been found and novel bistability effects of the nuclear polarisation in single nano-objects are recorded and quantitatively understood with a model.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (153 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 147-153

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2007/875/BRA
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