Spectroscopie optique de boîtes quantiques uniques de semiconducteurs II-VI

• Auteur / Autrice : Lucien Besombes
• Direction : Krishna Saminadayar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Etat condense

Structure electronique. Proprietes electriques. Magnetiques et optiques

Spectre absorption

Transition optique

Exciton

Interaction exciton phonon

Interaction echange

Interaction longue distance

Biexciton

Photoluminescence

Energie liaison

Densite porteur charge

Point quantique

Semiconducteur ii-vi

Résumé

La mise au point d'une technique de spectroscopie avec une tres haute resolution spatiale (250 nm) nous a permis d'etudier les proprietes optiques de boites quantiques uniques de semiconducteurs ii-vi. L'analyse de la dependance en temperature des raies d'emission a permis de mettre en evidence et de modeliser le mecanisme d'elargissement des transitions optiques par le couplage de l'etat discret de l'exciton avec le continuum des etats de phonons acoustiques. L'influence de l'interaction d'echange electron-trou sur la structure d'un exciton confine est analysee en detail. L'interaction d'echange longue portee, combinee a l'anisotropie du potentiel de confinement, conduit a un dedoublement du niveau radiatif de l'exciton qui emet alors en polarisation lineaire suivant deux directions orthogonales. L'accumulation des porteurs dans une boite quantique conduit a la formation de complexes excitoniques. Une etude detaillee des transitions optiques associees au biexciton est presentee. On montre que la structure fine et les proprietes de polarisation du biexciton sont imposees par l'exciton dans l'etat intermediaire de la recombinaison. Dans des structures dopees par modulation, la recombinaison d'un exciton charge negativement est identifiee dans les spectres de micro-luminescence. L'analyse detaillee de fluctuations de l'energie d'emission de l'exciton, du biexciton et de l'exciton charge, liees a la presence d'un champ electrique local fluctuant, nous a permis de mettre en evidence une forte diminution de l'energie de liaison des complexes excitoniques avec l'augmentation du champ electrique. Enfin, une etude des etats excites dans des boites uniques a ete entreprise. Les experiences d'excitation de la luminescence permettent d'observer directement la presence d'etats excites dans certaines boites. Sous forte puissance d'excitation, une emission a partir de ces etats excites est observee ; elle correspond a la recombinaison de multi-excitons.