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Julien Renard

Propriétés optiques des boîtes quantiques et des nanofils de GaN

Publié le 28 septembre 2009


Thèse soutenue le 28 septembre 2009 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier - Grenoble I - Spécialité : Physique de la matière condensée et du rayonnement

Résumé :
Nous avons étudié par diverses techniques de photoluminescence les propriétés optiques d'hétérostructures à base de composés III-N de structure wurtzite. Des expériences de photoluminescence résolues en polarisation nous ont permis de mettre en évidence l'influence des contraintes et du confinement sur la structure de bande d'une hétérostructure. L'étude de boites quantiques uniques GaN/AlN a pu être réalisée sur un système original : une boîte quantique comme tranche d'un nanofil. Ce nouveau système nous a ainsi permis d'identifier les émissions de l'exciton et du biexciton. Nous avons également démontré le caractère d'émetteur de photon unique d'une boite quantique insérée dans un nanofil grâce à une expérience de corrélation de photon fonctionnant dans l'ultraviolet. Nous nous sommes également intéressés aux propriétés optiques de microdisques III-N et avons mesuré des facteurs de qualité atteignant 11000, ouvrant la porte à l'étude de l'effet Purcell dans ces structures. Finalement nous nous sommes penchés sur la dynamique des porteurs et du spin dans les hétérostructures GaN/AlN. Les boîtes quantiques se révèlent extrêmement efficaces pour éviter les recombinaisons non radiatives, les temps de déclin de la luminescence étant indépendants de la température même pour des boites présentant des déclins de l'ordre de la microseconde. Les boites quantiques semblent aussi être très efficientes pour supprimer les effets de diffusion sur le spin d'un exciton localisé. En effet des expériences d'alignement optique en pompage quasi résonnant nous ont permis de montrer que la polarisation induite était conservée sur la durée de vie de l'exciton et ce jusqu'à température ambiante.

Jury :
Président : L. Saminadayar
Rapporteur : M. Leroux
Rapporteur : C. Lienau
Examinateur : N. Grandjean
Directeur de thèse : H. Mariette
Co-directeur de thèse : B. Gayral

Mots clés :
GaN, nanofils, boîtes quantiques, photoluminescence, microcavités

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