Sur quelques propriétés des boîtes quantiques sphériques semiconductrices

On some properties of spherical semiconducting quantum dots

• Auteur / Autrice : Baptiste Billaud
• Direction : Tuong Trong Truong
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique théorique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Boîte quantique sphérique

Semiconducteur

Effet Stark

Déplacement de Lamb

Effet Purcell

Résumé

La question des effets de confinement d'une paire électron-trou en interaction au sein d'une boîte sphérique semiconductrice est mise en perspective. Nous proposons une approche analytique à ce problème sur la base de l'approximation de la masse effective et du confinement par un puits de potentiel sphérique infini. Ce cadre théorique montre la nécessité d'un pseudo-potentiel permettant l'amélioration de la description des cavités semiconductrices de faible rayon. Dans le régime de confinement fort et dans la limite de champ électrique faible, nous déterminons alors qu'un déplacement de Stark de l'état fondamental d'un exciton confiné, se comportant comme la puissance seconde de l'amplitude du champ électrique et comme la puissance quatrième du rayon de la cavité, s'accorde convenablement aux données empiriques dans le domaine de validité des hypothèses physiques introduites. Nous inspectons notamment en détails le rôle de l'interaction coulombienne entre électron et trou, ainsi que celui de la polarisation du semiconducteur. Nous examinons aussi les effets Lamb et Purcell au sein de telles microstructures, comme illustration respective de l'Electrodynamique Quantique et de l'Electrodynamique des Cavités. Nous montrons en particulier qu'il semble envisageable d'y mesurer le déplacement de Lamb pour un semiconducteur et un rayon de cavité savamment choisis. Enfin, nous prouvons la possibilité théorique d'amorcer l'émission LASER dans le domaine spectral visible, en mettant à profit l'effet Purcell au sein de boîtes quantiques semiconductrices