Recherche Avancée

Thèse soutenue

Dynamique électronique dans les fils et les boîtes quantiques InAs/A1lnAs sur substrat InP (001) sondée par spectroscopie femtoseconde infrarouge

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Auteur / Autrice : Emmanuel Péronne
Direction : Antigoni Alexandrou
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique. État condensé, propriétés électriques, magnétiques, optiques
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Bigot
Examinateurs / Examinatrices : Henri Benisty, François Julien
Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Yves Bigot, Jean-Michel Gérard

Résumé

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La perspective d'utiliser les potentialités des nanostructures pour améliorer les performances des lasers interbande a suscité un grand nombre de travaux sur la croissance et d'études sur les propriétés opto-électroniques des nanostructures. La dynamique des électrons piégés dans les nanostructures type puits, fils et boîtes quantiques dépend fortement de la dimensionnalité du confinement (1D, 2D, 3D). La dynamique de capture et de relaxation intersousbande dans les fils quantiques a été peu étudiée, tandis que la relaxation intrabande dans les boîtes quantiques est l'objet de controverses tant expérimentales que théoriques. L'originalité de ce mémoire repose sur la réalisation d'un dispositif expérimental sensible uniquement à la dynamique des électrons et sa mise en oeuvre pour étudier à la fois des échantillons de fils et de boîtes quantiques obtenus par croissance auto-organisée dans le système InAs/A1InAs/InP(OOl). La dynamique de capture et de relaxation intersousbande/intrabande dans ces nanostructures auto-organisées a été étudiée par spectroscopie pompe-sonde infrarouge femtoseconde où la longueur d'onde de la sonde infrarouge est accordée sur une transition entre niveaux électroniques confinés et l'intensité de la pompe visible varie sur 3 ordres de grandeur afin d'extraire la contribution des collisions à la capture et à la relaxation. Nous avons pu ainsi mesurer une diminution globale des taux de capture et de relaxation des électrons lorsque la dimensionnalité du confinement augmente. D'autre part, la contribution des collisions a été mise en évidence dans la capture des électrons pour les échantillons de fils quantiques. Ce dispositif a enfin permis d'observer la saturation dynamique d'une transition intrabande dans un échantillon de boîtes quantiques. L'ensemble de ces résultats confirme l'absence d'effet de goulot d'étranglement comme facteur limitant dans les applications potentielles de ces nanostructures (lasers et photo-détecteurs).