Étude optique de boîtes quantiques uniques non polaires de GaN/AlN

Optical study of single non-polar GaN/AlN quantum dots

• Auteur / Autrice : Fabian Rol
• Direction : Daniel Le Si Dang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Boîtes quantiques

Mots clés libres

Gan

Ain

Résumé

Nous avons étudié par spectroscopie optique les propriétés électroniques de boîtes quantiques (BQs) de GaN/AlN crûes en épitaxie par jets moléculaires selon la direction non-polaire [11-20] (axe a). Dans cette orientation on attend une forte réduction des effets du champ électrique interne existant dans les hétérostructures d’axe [0001] (axe c), ce que nous avons vérifié expérimentalement par des expériences de photoluminescence (PL) résolue et intégrée en temps d’un ensemble de boîtes. La réalisation d’un montage de microPL optimisé pour l’UV nous a permis d’isoler les premiers spectres de BQs uniques de GaN plan a. Des effets de charges locales responsables de l’élargissement des raies de PL (diffusion spectrale) ont pu être mises en évidence et partiellement contrôlés par l’application d’un champ électrique vertical. La dépendance en température des raies de BQs uniques nous a permis d’étudier le couplage de l’exciton confiné avec les phonons acoustiques. La modélisation de ce mécanisme ainsi que les valeurs des temps de déclin indiquent que la localisation latérale de l’exciton est plus forte que celle imposée par la boîte.

We studied by optical spectroscopy the electronic properties of GaN/AlN quantum dots (QDs) grown by molecular beam epitaxy along the non-polar direction [11-20] (a axis). In this orientation a strong reduction of the internal electric field effects present in the [0001] axis (c axis) heterostructures is expected. This could be experimentally verified through time resolved and time integrated photoluminescence (PL) experiments performed on ensembles of dots. By making a UV dedicated microPL setup we could isolate the first a-plane GaN single QDs spectra. Local charge effects responsible for PL line broadening (spectral diffusion) could be displayed and partly controlled by a vertically applied electric field. The temperature dependence of the single quantum dot lines allowed us to study the coupling between the confined exciton and the acoustic phonons. The modeling of this mechanism so as the decay time values indicate that the lateral localization of the exciton is stronger than that imposed by the dot.