Contrôle optique des spins électroniques et nucléaires dans un nano-objet unique : vers le développement de nano-mémoires et d'applications en imagerie

par Mael Vidal

Thèse de doctorat en Physique de la Matière

Sous la direction de Bernhard Urbaszek et de Thierry Amand.

Soutenue le 20-09-2016

à Toulouse, INSA , dans le cadre de Sciences de la Matière , en partenariat avec Laboratoire de Physique et Chimie de Nano-Objets (laboratoire) et de Laboratoire de physique et chimie des nano-objets / LPCNO (laboratoire) .

Le président du jury était Chantal Fontaine.

Le jury était composé de Bernhard Urbaszek, Thierry Amand, Benoit Eble, Daniel Paget.

Les rapporteurs étaient Gerard Besombes, Olivier Krebs.


  • Résumé

    Les boîtes quantiques semiconductrices, confiné dans les trois directions de l’espace, ont une structure électronique proche de celle d’un atome. Une excitation lumineuse y crée des états hors équilibre entraînant l’émission des différents états de charge. Ce travail porte sur l’étude de boîtes quantiques GaAs/AlGaAs produites par une méthode d’épitaxie par jet moléculaire modifiée sur un substrat de GaAs (111) insérées dans une structure de type diode. La première partie porte sur la séparation des différents états de charge dans une boîte unique par la tension appliquée puis leur identification compte tenu de l’échange coulombien et de leurs propriétés magnéto-optiques. Une deuxième partie porte sur l’interaction hyperfine des trous avec le champ nucléaire. Un modèle d’Hamiltonien effectif est proposé pour cette interaction. Des phénomènes de bistabilité, en champ magnétique, de la polarisation des spins nucléaire et électronique sont mis en évidence.

  • Titre traduit

    Optically controlled Carrier and Nuclear spintronics in a single nano-object : towards nano-scale memory and imaging applications


  • Résumé

    The electronic structure of a semiconductor quantum dot, with 3D carrier confinement on the nano-scale, is close to an atom with discrete state. Above-gap laser excitation creates different exciton state that show very rich emission patterns. This work studies GaAs/AlGaAs quantum dots grown droplet epitaxy on (111)A GaAs substrate embedded in a diode structure. The first part of this thesis presents the spectral separation of exciton complexes due to the bias applied to the sample; the different charge states are identified by analyzing the Coulomb exchange interaction and magneto-optics behavior. The second part studies the hyperfine interaction of the hole spin confined to a dot with the nuclear spins of the atoms that form the dot. An effective Hamiltonian model is proposed for this interaction. Bistable nuclear and also carrier spin polarization states are uncovered in magnetic field dependent measurements.


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Informations

  • Sous le titre : Contrôle optique des spins électroniques et nucléaires dans un nano-objet unique : vers le développement de nano-mémoires et d'applications en imagerie
  • Détails : 1 vol. (231 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.221-230
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