Transition de Mott dans des guides d'ondes à base de ZnO sous forte injection optique

Mott transition in ZnO based waveguides under high excitation

• Auteur / Autrice : Léa Hermet
• Direction : Joël Leymarie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux denses et matériaux
• Date : Soutenance le 14/11/2024
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Disseix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Lagarde, Jésus Zúñiga-Pérez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Deleporte, Rüdiger Schmidt-Grund
• DOI : 10.70675/0076ef0dz8675z404cz81c1zd33302b39dcb

Mots clés

Mots clés contrôlés

Guides d'ondes optiques

Oxyde de zinc

Propriétés optiques

Polaritons

Mots clés libres

Polaritons

Guide d'onde

ZnO

Laser

Transition de Mott

Spectroscopie

Polaritons

Waveguide

ZnO

Laser

Mott transition

Spectroscopy

Résumé

Ce travail se concentre sur la caractérisation de guides d'ondes à base de ZnO et sur l'étude des effets d'une forte injection optique. Les propriétés optiques du ZnO sont analysées par des mesures de photoluminescence dans le régime de faible excitation, avant l'apparition de la transition de Mott. Des mesures de photoluminescence résolue en temps sont réalisées pour obtenir le temps de vie des porteurs et estimer la densité de porteurs injectés. La mesure de la branche de dispersion des polaritons guidés permet de démontrer le régime de couplage fort. Avec l'augmentation de l'intensité d'excitation, l'écrantage du potentiel d'interaction des excitons est quantifié par le shift de la dispersion. Du régime de faible excitation au régime de forte excitation, une transition marquée par la formation de paires d'électron-trou semblables aux paires de Cooper est attendue.

This work focuses on the characterization of ZnO-based waveguides and the study of high excitation effects. The ZnO optical properties are analyzed through photoluminescence measurements in the low excitation regime, before the occurrence of Mott transition. Time resolved photoluminescence measurements are performed to obtain the carrier lifetime and estimate the injected carrier density. The measurement of the guided polariton dispersion branch allows to demonstrate the strong coupling regime. With increasing excitation intensity, the screening of the exciton interaction potential is quantified through the shift of the dispersion. From the low excitation regime to the high excitation regime, a transition marked by the formation of Cooper pair-like electron-hole pairs is expected.