Etude résolue en temps des effets de polarisation et ordre magnétique photo-induits à température ambiante dans une microcavité de semiconducteur semimagnétique

Study solved in time of the photo-induced polarization effects and magnetic ordering at ambient temperature in semimagnetic semiconductor microcavity

• Auteur / Autrice : Sofiane Bahbah
• Direction : Robert Frey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Laser et matière
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Laser impulsionnel

Optique nonlinéaire

Effet Kerr

Magnéto-optique

Ordre magnétique

Résumé

Les propriétés gyrotroptiques d'une microcavité de semiconducteurs semimagnétiques, contenant 18 puits quantiques, ont été étudiées, à température ambiante, dans deux régimes différents: linéaire (effet Kerr magnéto-optique (M. O. K. E. )), et photo-induit (effet Kerr photo-induit (P. I. K. E. )). Grâce à la conception de la microcavité nous avons, pour la première fois à température ambiante, mesuré des angles géants de rotation et d'ellipticité photo-induites de plus de 10ʿ à un retard nul entre les deux impulsions pompe et sonde, avec une densité d'énergie pompe de seulement quelques mJ/cm2. Deux contributions ont été identifiées: elles sont à l'origine physique de ces effets. La contribution rapide avec une durée inférieure à 15 ps et dépendante du sens de rotation de la polarisation circulaire du faisceau pompe est essentiellement due à la sélectivité en polarisation de la saturation la transition excitonique. Pour des durées plus longues de quelques dizaines de nanosecondes, il existe une contribution lente, différente de la première: elle a pour origine des effets de biréfringence et dichroi͏̈sme circulaires résultant d'une aimantation photo-induite dans les couches de CdMnTe. Cette aimantation est attribuée à un mécanisme de super-échange entre ions Mn++ par l'intermédiaire des trous laissés libres par le piégeage des électrons photo-générés par absorption de l'impulsion pompe. Ces effets Kerr photo-induits pourraient être utilisés dans des dispositifs de traitement de l'information optique sensibles et à fort contraste.

The gyrotroptic properties of semiconductors semimagnetic microcavity, containing 18 quantum wells, were studied, at ambient temperature in two different modes: linear (magneto-optical Kerr effect (M. O. K. E. )) and photo-induced (photo-induced Kerr effect (P. I. K. E. )). Thanks to the design of the microcavity we, for the first time at ambient temperature measured giant angles of photo-induced rotation and ellipticity of more than 10ʿ to a null delay between the two impulses pump and probe, with a density of energy pump only few m?J/cm2. Two contributions were identified: they are at the physical origin of these effects. The fast contribution with one duration lower than 15 ps and dependent on the direction of rotation of the circular polarization of the beam pump is primarily due to the selectivity in polarization of saturation the excitonic transition. For longer durations of a few tens of nanoseconds, there is a slow contribution, different from the first: it originates in of the effects of birefringence and dichroism circulars resulting from a magnetization photo-induced in the layers from CdMnTe. This magnetization is allotted to a mechanism of super-exchange between ions Mn++ by the intermediary of the free holes left by the trapping of the photo-generated electrons by absorption of the impulse pumps. Being related to the density of photo-generated carriers, this slow contribution of the photo-induced Kerr effects strongly depends on the intensity of the pump (threshold, linear growth and saturation are thus obtained). These photo-induced Kerr effects could be used in devices of optical data processing sensitive and strong contrast.