Relaxation et décohérence des polarons dans les boîtes quantiques de semi-conducteurs

Polaron relaxation and decoherence in semiconductor quantum dots

• Auteur / Autrice : Thomas Grange
• Direction : Gerald Bastard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique quantique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Boîte quantique

Semiconducteur III-V

Interaction électron-phonon

Phénomènes de relaxation

Transition optique

Nanostructure

Spin

Cohérence

Résumé

Cette thèse présente une étude théorique des interactions électron-phonon dans les boîtes quantiques InAs/GaAs, où le régime de couplage fort entre les porteurs confinés dans les boîtes et les phonons optiques a pour conséquence la formation d'états intriqués appelés polarons. Nous prenons tout d'abord en compte le couplage fort entre excitons et phonons optiques afin de calculer l'absorption interbande sous champ magnétique. Nous calculons ensuite le temps de vie des états polarons, dont l'instabilité est due à leur composante phonon. Nous démontrons la nécessité de prendre en compte de manière détaillée les différents processus anharmoniques, dont l'efficacité dépend fortement de l'énergie du polaron. Ces calculs permettent d'expliquer les variations non monotones du temps de vie mesuré des polarons avec leur énergie. Nous étudions ensuite la dynamique de relaxation dans les boîtes doublement chargées, où l'interaction spin-orbite, associée aux couplages électron-phonon, entraîne des processus de retournement du spin entre états singulets et triplets. Finalement, nous étudions la cohérence optique de la transition intrabande fondamentale, dont l'élargissement avec la température est dû aux transitions réelles et virtuelles vers le deuxième état excité.