Thèse soutenue

Spectroscopie optique d'hétérostructures à base de semi-conducteurs atomiquement fin

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Auteur / Autrice : Étienne Lorchat
Direction : Stéphane Berciaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Nanophysique
Date : Soutenance le 14/05/2019
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 : Guillaume Cassabois
Examinateurs / Examinatrices : Kirill Bolotin, Jérémie Léonard
Rapporteurs / Rapporteuses : Clément Faugeras, Maria Chamarro

Résumé

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Au cours de cette thèse, nous avons fabriqué et étudié par spectroscopie optique, des hétérostructures de van der Waals, composées de monofeuillets semi-conducteurs (dichalcogénures de métaux de transition, DMT) couplés à une monocouche de graphène ou à un résonateur plasmonique. Nous avons observé des modifications importantes de la dynamique des états excités optiquement dans le DMT (excitons) lorsque celui-ci est en contact avec le graphène. Le graphène neutralise la couche de DMT et permet un transfert non-radiatif d’excitons en moins de quelques picosecondes. Ce transfert d’énergie peut s’accompagner d’un photodopage extrinsèque considérablement moins efficace. La réduction de la durée de vie des excitons du DMT en présence de graphène a été exploitée pour montrer que leur pseudo-spin de vallée maintenait un degré de polarisation et de cohérence important jusqu’à température ambiante. Enfin, en couplant fortement les excitons d’un DMT aux modes d’un résonateur plasmonique à phase géométrique, nous avons mis en évidence, à température ambiante, le verrouillage du pseudo-spin de vallée sur la direction de propagation des polaritons chiraux (chiralitons) issus du couplage.