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Laurent Maingault

Insertion d'ions magnétiques dans les boîtes quantiques de semiconducteurs II-VI

Publié le 14 décembre 2006


Thèse soutenue le 14 décembre 2006 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier - Grenoble I - Spécialité : Physique

Résumé :
L'insertion de nombreuses impuretés magnétiques dans des matériaux semiconducteurs massifs permet d'obtenir un comportement ferromagnétique. D'autre part, les boîtes quantiques confinent les porteurs dans les trois dimensions, permettant un contrôle individuel de chacun. Le travail présenté ici concerne l'insertion d'une unique impureté magnétique (Manganèse) dans une seule boîte quantique de semiconducteur II-VI. Cet objet permet l'étude directe, par des moyens expérimentaux relativement simples, de l'interaction entre l'impureté magnétique et un porteur confiné dans la boîte quantique. De manière uniquement optique, le spin de l'impureté peut être contrôlé et détecté. Cela en fait un candidat possible pour réaliser un codage quantique de l'information.
La réalisation de ces échantillons, en épitaxie par jets moléculaires, est d'abord détaillée. La ségrégation du Mn au cours de la croissance est utilisée pour réduire la densité d'atomes Mn tout en la contrôlant. Des expériences de micro-spectroscopie optique permettent de valider cette méthode. Ensuite, une étude fine de l'interaction impureté-porteur est réalisée. Les spectres expérimentaux sont analysés à l'aide d'un modèle simple des fonctions d'onde des porteurs dans la boîte. Des valeurs quantitatives de cette interaction sont données en tenant compte de la position de l'impureté dans la boîte ainsi que de sa réduction, induite par le confinement des porteurs.
Finalement, les possibilités pour contrôler cette interaction sont présentées : la modification de l'interaction par l'ajout de porteurs dans la boîte quantique, puis une augmentation possible de cette interaction grâce à un meilleur confinement des trous.

Jury :
Président : Philippe Peyla
Rapporteur : Aristide Lemaître
Rapporteur : Robert Frey
Examinateur : Éric Tournie
Directeur de thèse : Serge tatarenko
Co-directeur de thèse : Henri Mariette

Mots clés :
semiconducteurs, semiconducteurs magnétiques dilués, épitaxie par jets moléculaires, information quantique, ségrégation, exciton, fonctions d'onde, photoluminescence

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