Colloque

Points quantiques auto-assemblés : propriétés optiques et quasi-atomiques

Sylvain Raymond

Membre a labase

Sylvain Raymond

Résumé du colloque

Depuis quelques années, les spécialistes des matériaux semiconducteurs sont capables de fabriquer des îlots semiconducteurs de très faible dimension (rayon typique de 10 nm) en utilisant des techniques d'auto-assemblage. Ainsi, en déposant une fine couche d'un matériau donné (par exemple de l'InAs) sur un substrat ayant un paramètre de maille différent (par exemple le GaAs), on observe la formation spontanée de ces îlots qui aide à la minimisation de l'énergie élastique renfermée dans la couche épitaxiale. Les travaux de caractérisation effectués sur ces couches d'îlots auto-assemblés ont démontré des propriétés physiques analogues a celles d'atomes individuels : émission au spectre discret, raies d'émission très fines, largeur de raie homogène indépendante de la température etc. Dans cette communication, nous montrons qu'on peut obtenir une saturation absolue de l'émission lumineuse provenant d'une transition entre deux états liés d'un îlot d'InAs. Pour observer ce phénomène, les calculs démontrent qu'il est essentiel que la population d'îlots sondée soit excitée uniformément, ce qui est rarement le cas lors de mesures de photoluminescence où le profil d'excitation est en général Gaussien. Au moyen de filtres spatiaux placés à la surface de l'échantillon, un profil d'excitation uniforme est obtenu et les résultats sont comparés avec ceux du profil Gaussien. La saturation absolue de l'intensité des différentes raies d'émission, obtenue expérimentalement pour le cas d'excitation uniforme, est une preuve de la dégénérescence finie des états liés dans les îlots, ce qui suggère encore l'analogie avec un système atomique. De plus, une analyse statistique démontre comment il est possible d'obtenir les temps de vie radiatifs d'états excités à partir du niveau de saturation de l'intensité des différentes raies d'émission. Ceci constitue donc une nouvelle méthode pour évaluer ces paramètres difficilement mesurables.