Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Spectroscopie optique des excitons indirects

par Christelle EVE - publié le

Les excitons indirects (IX) sont des quasi-particules, qui peuvent se former quand un électron et un trou sont séparés spatialement dans la direction de croissance d’un puits quantique semi-conducteur soumis à un champ électrique . Contrairement aux excitons traditionnels, leurs durées de vie élevés leur permettent de se refroidir jusqu’à la température du réseau cristallin. Ils peuvent aussi se propager sur des grandes distances et être contrôlés par une tension électrique, grâce à leur moment dipolaire. La capacité de se propager sur des grandes distances permet de les étudier par imagerie optique.

Les IX sont des bosons, et ils sont considérés comme un système modèle pour la réalisation des états collectifs dans les gaz quantiques bosoniques, tel que le condensat de Bose-Einstein. Ils sont aussi prometteurs pour le développement de dispositifs excitoniques .

Les excitons dans des puits quantiques polaires fabriquées à partir de semi-conducteurs à large bande interdite appartiennent à la famille des excitons indirects. Dans ces matériaux les excitons sont robustes. On peut détecter l’émission excitonique jusqu’à la température ambiante ce que permet d’envisager les applications basées sur des IXs. D’autre part ces IXs peuvent garder leurs propriétés même à des très grandes densités. Cette faculté est importante pour permettre la formation des états collectifs .

Le stage proposé se situe dans le contexte de l’exploration par imagerie optique des IX dans des puits quantiques polaires à base de semi-conducteurs à large bande interdite. Nous menons ce travail en collaboration avec le CHREA (Centre de Recherche sur l’Hétéro-Epitaxie et ses Applications) où les échantillons sont élaborés par épitaxie. Nos recherches sont financées par l’ANR via le projet OBELIX (tOwards Bose-Einstein Liquid with Indirect eXcitons), qui a pour objectif la réalisation des états collectifs d’IXs dans des systèmes différents.

Le/La stagiaire réalisera dans les premiers temps des expériences de microscopie optique dans l’UV sur une série d’échantillons, afin d’identifier le design optimal pour la réalisation des pièges à IXs. Les pièges seront réalisés par les méthodes de lithographie au CHREA. Ils sont nécessaires pour obtenir de gaz denses d’IXs, où les propriétés collectives peuvent se manifester. Les différents dispositifs avec des pièges seront ensuite testés, toujours par la microscopie optique. Les mesures complémentaires des caractéristiques courant-tension vont complémenter l’étude.

Nous recherchons un/une stagiaire motivé(e) et dynamique, intéressé(e) par les expériences optiques. A la fin du stage il/elle aura acquis des compétences en microscopie optique, cryogénie, et traitement des données. Il existe déjà une demi-bourse pour continuer dans le cadre d’une thèse sur ce sujet, avec une forte probabilité d’obtenir la deuxième moitié.

Butov, L.V. J. Exp. Theor. Phys. (2016) 122 : 434
High, A., et al, Science (2008) 321 : 229
Fedichkin, F., et al, Phys. Rev. Applied (2016) 6 : 014011

Encadrants :
M. Vladimirova maria.vladimirova@umontpellier.fr
C. Brimont chrsitelle.brimont@umontpellier.fr
P. Valvin pierre.valvin@umontpellier.fr
P. Lefebvre pierre.lefebvre@umontpellier.fr


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