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Laboratoire Pierre Aigrain

Accueil du site > La recherche au L.P.A. > Propriétés optiques et électroniques des nano-objets > Magnéto - spectroscopie IR/THz > Boîtes quantiques > Mise en évidence du polaron excitonique dans les boîtes quantiques

Mise en évidence du polaron excitonique dans les boîtes quantiques

L’existence de polarons dans les boîtes d’InAs/GaAs implique un re-examen des mécanismes de relaxation de l’énergie dans la recombinaison radiative électron-trou dans une boîte quantique. Ceci est particulièrement important aussi bien sur le plan des applications parce que les boîtes constituent une voie possible pour l’élaboration de lasers à très faible courant seuil, de sources à un photon ou de qubits à l’état solide, que sur le plan théorique. Des calculs ont montré que le couplage exciton-phonon LO pouvait conduire, malgré la neutralité électrique des excitons, à des effets spectaculaires sur la dispersion en champ magnétique des transitions interbandes. Afin de mettre en évidence ces effets nous étudions les transitions interbande de plusieurs ensemble de boîtes quantiques autoassemblées InAs/GaAs en effectuant des mesures de magnéto-PL et de magnéto-PLE en champ magnétique intense (jusqu’à 28 teslas) en collaboration avec le LCMI de Grenoble.

Ces mesures mettent en évidence des résonances dont la dépendance en champ magnétique permet de remonter aux transitions interbande qui impliquent à la fois les états discrets dans la bande de valence des boîtes quantiques ainsi que les états de la couche de mouillage. En outre, deux des transitions présentent un anticroisement très fort qui ne peut pas être expliqué par un modèle purement électronique. Pour rendre compte de ces observations nous avons envisagé le couplage entre les excitons et les phonons LO. En prenant un Hamiltonien de Fröhlich nous avons calculé les énergies du polaron excitonique ainsi que les forces d’oscillateur des transitions interbande et nous prévoyons un anticroisement quand deux états excitons-phonon LO ont des énergies suffisamment proches et une population de phonon qui diffère d’une unité. Le très bon accord trouvé entre les calculs et les résultats expérimentaux démontre l’existence du polaron excitonique.