AlyGa1−yN quantum dots (QDs) have been grown by molecular beam epitaxy on AlxGa1−xN (0001) using a 2-dimensional–3-dimensional growth mode transition that leads to the formation of QDs. QDs have been grown for Al compositions y varying between 10% and 40%. The influence of the active region design [composition y, QD height, and bandgap difference (ΔEg) between the AlxGa1−xN cladding layer and the AlyGa1−yN QDs] is discussed based on microscopy, continuous wave photoluminescence (PL), and time-resolved PL (TRPL) mea- surements. In particular, increasing y leads to a shift of the QD emission toward shorter wavelengths, allowing covering a spectral range in the UV from 332 nm (UVA) to 276 nm (UVC) at room temperature (RT). The low-temperature (LT) internal quantum efficiency of the QD ensembles was estimated from TRPL experiments at 8 K and values between 11% and 66% were deduced. The highest internal quantum efficiency (IQE)-LT is found for the QDs with higher Al content y. Then, the PL spectrally integrated intensity ratios between RT and LT were measured to estimate the IQE of the samples at RT. The PL ratio is higher for larger ΔEg, for QDs with y of 0.1 or 0.2, and high PL intensity ratios up to 30% were also measured for QDs with larger y of 0.3 and 0.4. RT IQE values between 5% and 20% are deduced for AlyGa1−yN QDs emitting in the 276–308 nm range.

We report on the realization and verification of quantum entanglement between a nitrogen-vacancy electron spin qubit and a telecom-band photonic qubit. First we generate entanglement between the spin qubit and a 637 nm photonic time-bin qubit, followed by photonic quantum frequency conversion that transfers the entanglement to a 1588 nm photon. We characterize the resulting state by correlation measurements in different bases and find a lower bound to the Bell state fidelity of ≥ 0.77± 0.03. This result presents an important step towards extending quantum networks via optical fiber infrastructure.

In article number 1900164 by Abdallah Ougazzaden and co‐workers, III‐Nitride based LEDs have been locally grown on h‐BN and fabricated at a wafer‐scale. This enables a simple and a dicing‐free pick‐and‐place of the devices on a flexible substrate without performance degradation.

Control of the crystalline orientation of nitrogen-vacancy (NV) defects in diamond is here demonstrated by tuning the temperature of chemical vapor deposition (CVD) growth on a (113)-oriented diamond substrate. We show that preferential alignment of NV defects along the [111] axis is improved when the CVD growth temperature is decreased, leading to $79\%$ preferential orientation at 800°C, as compared to only 47.5% at 1000°C. This effect is then combined with temperature-dependent incorporation of NV defects during the CVD growth to obtain preferential alignment over dense ensembles of NV defects spatially localized in thin diamond layers. These results demonstrate that growth temperature can be exploited as an additional degree of freedom to engineer optimized diamond samples for quantum sensing applications.

L'objectif général de cette thèse était d'exalter l'émission dans le proche infrarouge en utilisant des antennes plasmoniques. Les antennes plasmoniques permettent de modifier la dynamique de désexcitation ainsi que le diagramme d'émission d'un émetteur; ces deux aspects permettent donc d'améliorer/exalter la photoluminescence par rapport à un émetteur non couplé à une antenne. Au cours de cette thèse, deux émetteurs ont été étudiés : les nanotubes de carbone et les centres G dans le silicium.Les antennes plasmoniques sont, par exemple, des nanoparticules métalliques. Ainsi, dans un premier temps, nous avons étudié les propriétés de diffusion de nanoparticules métalliques. Ceci a permis de développer une technique permettant de déposer des nanoparticules uniques sur un substrat. La caractérisation optique de diverses nanoparticules déposées sur divers substrats fut réalisée par des mesures de spectres de diffusion. Des études en polarisation sur le signal excitateur ainsi que sur le signal diffusé ont permis de sonder l'origine des résonances plasmoniques apparaissant dans les spectres de diffusion. Les influences de la température et du substrat sur les spectres de diffusion ont aussi été étudiées.Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à un premier émetteur dans le proche infrarouge : les nanotubes de carbone semi-conducteurs. Nous avons caractérisé la photoluminescence d'un ensemble de nanotubes puis d'uniques nanotubes. La photoluminescence d'un nanotube de carbone unique est caractérisée par un faiblement rendement radiatif (de l'ordre du %) ce qui implique que, dans notre montage expérimental, l'émission par un unique nanotube est à la limite de détectabilité. Afin d’obtenir des applications optiques viables à base de nanotubes de carbone, nous avons essayé d'exalter leur photoluminescence grâce à des antennes plasmoniques. Nous avons donc déposé des nanoparticules métalliques au-dessus d’une couche de nanotubes de carbone. Nous avons observé ponctuellement l'exaltation de la photoluminescence, mais cette exaltation cessait sur des durées de l'ordre de la minute.Enfin, nous avons étudié un deuxième émetteur dans le proche infrarouge : les centres G dans le silicium. La caractérisation optique d'un ensemble de centre G a été réalisé. Le spectre d'émission a été mesuré et analysé quantitativement. Le temps de vie du centre G a aussi été mesuré pour la première fois. Ces deux types d'études (spectrales et temporelles) ont aussi été réalisées à diverses températures afin de sonder la dynamique de désexcitation des centres G. La saturation d'un ensemble de centres G a aussi été étudiée quantitativement. Enfin, nous avons réalisé des mesures laissant penser que le régime du centre G unique est presque atteint. L'exaltation de l'émission des centres G par des antennes plasmoniques n'a pas pu être étudiée par manque de temps.

I will discuss here our results on phonon-assisted recombination in hBN, from bulk crystals to few-layer samples. First, I will focus on hBN crystals where the combination of isotopic purification, Raman scattering and polarized-resolved photoluminescence allowed us to identify the different phonon modes involved in the efficient phonon-assisted recombination in bulk hBN. In a second part, I will discuss photoluminescence experiments in epilayers grown by high-temperature molecular beam epitaxy. These epilayers have a thickness of few monolayers of hBN, and I will show that phonon-assisted recombination displays a distinct phenomenology with a PL spectrum different from the one of bulk crystals.