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[1]. Contrairement aux excitons traditionnels, leurs durées de vie élevées 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. Leur capacité à 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[2].
Les excitons dans des puits quantiques polaires fabriquées à partir de semi-conducteurs à large bande interdite (GaN) 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 qui 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 [3, 4].
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. Le/La stagiaire réalisera des expériences de microscopie optique dans l’UV à basse température sur une série de pièges à IXs. Les pièges sont nécessaires pour obtenir des gaz denses d’IXs, où les propriétés collectives peuvent se manifester. 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.

[1] Butov, L.V. J. Exp. Theor. Phys. (2016) 122 : 434
[2] High, A., et al, Science (2008) 321 : 229
[3] Fedichkin, F., et al, Phys. Rev. Applied (2016) 6 : 014011
[4] Chiaruttini, F., et al , Nanoletters (2019) 19 : 4911

Contacts :
Masha Vladimirova
Thierry Guillet


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