Dynamique de l'emission spontanee dans les microcavites en semi-conducteur a miroirs metalliques

• Auteur / Autrice : GUILLAUME BOURDON
• Direction : Izo Abram
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

On presente une serie d'experiences relatives a la modification du taux d'emission spontanee (es) associe a la recombinaison de paires electron-trou photo-excitees, dans un puits quantique d'ingaas/gaas place a proximite d'un miroir metallique composite (cr / ag) ou au centre d'une micro-cavite fermee par deux miroirs metalliques et dont l'epaisseur avoisine une demi-longueur d'onde. Le but poursuivi est la demonstration d'effets d'electro-dynamique quantique en cavite (observes jusqu'ici sur des systemes atomiques) dans un cas ou les dipoles de transition sont issus de la relaxation radiative de porteurs en exces dans un semi-conducteur. Une technique de collage metallique a ete developpee pour la fabrication d'echantillons ou un puits quantique est place a une distance controlee du (ou des) miroir(s) metallique(s), sans deterioration severe de la qualite des materiaux cristallins. En raison des interactions multiples entre les porteurs et leur environnement, les recombinaisons peuvent emprunter differents canaux et la composante radiative ne peut etre identifiee qu'apres analyse approfondie des mecanismes possibles et de la facon dont ils affectent le declin de la photoluminescence, celui-ci apportant la signature mesurable de l'evolution temporelle du systeme. La reconnaissance d'une saturation du taux de recombinaison radiatif a forte excitation et sa modelisation analytique est a l'origine d'une methode originale, dite du point d'inflexion, pour l'extraction du coefficient de recombinaison bi-moleculaire b (conduisant au taux d'es) qui soit compatible avec une incertitude sur la densite de porteurs injectee dans le puits. Nous avons mesure, a temperature ambiante, un renforcement du taux d'es d'un facteur > 2 dans une demi-cavite et proche de 3 dans une cavite. Une inhibition de 35% a aussi ete observee dans une cavite d'epaisseur inferieure a la demi longueur d'onde, constituant la premiere observation d'un tel effet dans un semi-conducteur.