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Fait marquant

Sous la contrainte, les boîtes quantiques répondent en chœur !


​L’application d’une contrainte mécanique permet de modifier les propriétés optiques de boîtes quantiques semiconductrices. En vue d’applications dans le domaine de la nanophotonique quantique des chercheurs ont appliqué une contrainte rigoureusement identique à un petit ensemble de boîtes. Leurs résultats ouvrent des perspectives prometteuses dans les domaines de la nanophotonique et des capteurs quantiques.

Publié le 31 août 2016
L’application d’une contrainte mécanique a été largement utilisée au cours des dernières années pour modifier les propriétés optiques de boîtes quantiques semiconductrices. Elle permet par exemple d’ajuster finement la longueur d’onde d’émission de sources de photons uniques. En vue d’applications dans le domaine de la nanophotonique quantique, il est très souhaitable que les boîtes quantiques présentent des réponses similaires, pour une même contrainte appliquée. Afin de tester l’homogénéité de réponse des boîtes quantiques, notre équipe a introduit une approche nouvelle, permettant d’appliquer une contrainte rigoureusement identique à un petit ensemble de boîtes. Partant d’un échantillon contenant un plan de boîtes d’InAs dans GaAs, nous fabriquons par gravure des cylindres de 300 nm de diamètre environ, contenant quelques (3 à 10) boîtes quantiques. Nous déposons ensuite une couche conforme de silice amorphe à haute température autour de ces cylindres. Du fait de la différence de coefficients de dilatation thermique entre les deux matériaux, la coquille de silice exerce une contrainte sur le cœur en GaAs et les boîtes qu’il contient. Un calcul du tenseur des déformations à 4K, température de l’expérience, montre que pour cette géométrie particulière, le matériau cœur est déformé de façon uniforme, et principalement étiré le long de l’axe des cylindres. Expérimentalement, l’application de cette contrainte induit une variation très similaire de la longueur d’onde d’émission des boîtes quantiques. Ces résultats ouvrent des perspectives prometteuses dans les domaines de la nanophotonique et des capteurs quantiques.


a. Vue au microscope électronique à balayage des structures «cœur-coquille» à boîtes quantiques.
b. Cartes de champ de déformation dans le plan contenant les boîtes quantiques, calculées pour ces structures.

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