Etude de la dynamique des états excités des nanotubes du carbone mono-paroi

Study of the dynamics of the excited states in single-walled carbon nanotubes

• Auteur / Autrice : Bertrand Kei Yuma
• Direction : Pierre Gilliot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nanophysique
• Date : Soutenance le 22/03/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Stefan Haacke
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Kuntheak Kheng, Christophe Voisin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoluminescence

Excitation coulombienne

Excitons

Propriétés optiques

Propriétés électroniques

Nanotubes

Mots clés libres

Nanotubes de carbone

Exciton

Trion

Biexciton

Photogénération de charges

Pompe-sonde

Carbon nanotubes

Exciton

Trion

Biexciton

Carriers photogeneration

Pump-probe

Résumé

Ce travail analyse la formation d'états liés par interaction coulombienne d'excitons dans un ensemble de nanotubes de carbone de chiralité (6,5) en solution. Sous l'action d'une impulsion laser de forte intensité, une grande densité d'excitons est formée dans le nanotube et conduit à la formation d'état de trion et de biexciton. Les mécanismes physiques responsables de la photogénération de ces états ont été analysés dans le cadre de cette thèse. Ces travaux sont effectués à l'aide d'une expérience pompe-sonde dans laquelle le faisceau sonde est un continuum de lumière blanche permettant ainsi l'observation simultanée des états d'exciton, de trion et de biexciton. Cela conduit à l'obtention des énergies de liaison des différentes contributions excitoniques. En outre la dynamique de ces états excitoniques a aussi pu être obtenue avec une résolution temporelle de l'ordre de la centaine de femtosecondes.

In this thesis, we have studied the excitonic bound states formation in an ensemble of chirality (6,5) carbon nanotubes in solution. Under intense laser excitation, a large density of excitons is reached in the nanotube. This leads to the formation of bound states such as trion and biexciton. The physical mecanisms responsible for the photogeneration of these states have been analysed in this thesis. We performed a pump-probe experiment using a white light continuum as the probe beam. This allows the simultaneous observation of the excitonic, trion and biexciton states which gives information about the binding energies of the bound states. Finally, we also studied the dynamics of these excitonic bound states that have been obtained with a temporal resolution close to hundred of femtoseconds.