Thèse soutenue le 16 décembre 2020 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement
Résumé : Une antenne à fil photonique permet de façonner l’émission d’une boîte quantique (BQ) en un faisceau directif, qui peut être collecté efficacement par des optiques en espace libre. Ces structures photoniques trouvent des applications dans l’émission d’états non classiques de la lumière (photons uniques, paires de photons enchevêtrés) ou dans la génération de non-linéarités géantes, à l’échelle du photon unique. Cette thèse contribue à une meilleure compréhension des propriétés optiques des BQ InAs intégrées dans des antennes à fil photonique à travers deux résultats principaux. Nous démontrons tout d’abord une technique tout optique - et donc non destructive - pour localiser précisément une BQ dans une section de l’antenne. La position de l’émetteur est importante car elle conditionne la force de l’interaction lumière-matière au sein de l’antenne, ainsi que le couplage de la BQ à certains canaux de décohérence spectrale. La technique proposée exploite l’émission de la BQ dans deux modes guidés qui présentent des profils spatiaux différents et s’appuie sur une cartographie du champ lointain résolue en angle. La seconde étude porte sur les mécanismes de spin-flip qui couplent les états excitoniques d’une BQ neutre. Ces spin-flips constituent une source de décohérence. Pour les révéler, nous intégrons la BQ dans une structure photonique anisotrope (ici un fil photonique avec une section elliptique). Des mesures de polarisation et de déclin de la photoluminescence résolu en temps donnent alors accès aux taux de spin-flips. Nous étudions en particulier l’influence de la température et de la puissance d’excitation non-résonante.
Jury : Président : Monsieur Jean-Phillippe Poizat
Rapporteur : Monsieur Nicolas Chauvin
Rapporteur : Monsieur Loïc Lanco
Examinatrice : Madame Valia Voliotis
Directeur de thèse : Monsieur Julien Claudon
Co-directeur de thèse : Monsieur Jean-Michel Gérard
Mots clés : Boîte quantique, Antenne à fil photonique, Microscopie de Fourier, Exciton spin-flip
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