Proprietes optiques et mecanismes de relaxation de l'energie des porteurs dans des boites quantiques
Abstract
L'objet de ce doctorat est l'etude des proprietes optiques, et en particulier de la relaxation de l'energie des porteurs dans des structures a boites quantiques d'InAs/GaAs. Le travail experimental a ete realise grace aux techniques de photoluminescence (PL) continue et de photoluminescence resolue dans le temps, sur des echantillons comprenant un tres grand nombre de boites. A l'aide des mesures experimentales effectuees sur une serie d'echantillons de boites quantiques interdiffusees a divers degres, et des calculs variationnels de leurs etats electroniques, nous avons demontre clairement que la largeur des raies d'emission de la PL, qui est due aux inhomogeneites dans l'ensemble de boites etudie, peut etre attribuee principalement a des fluctuations de la hauteur des boites. D'autre part, la determination des temps de montee et de decroissance des intensites de photoluminescence a montre l'importance de certains mecanismes de transport et de relaxation, en fonction des conditions experimentales. En effet, les temps caracteristiques de la capture, de la relaxation interniveaux et de la recombinaison des porteurs varient significativement, selon le mecanisme predominant, en fonction de la temperature, de la densite d'excitation et de la separation interniveaux quantiques. Ainsi, les principaux mecanismes mis en evidence sont: la localisation des porteurs dans les barrieres a basse temperature dans le cas des echantillons interdiffuses, les collisions de type Auger sous forte excitation, les processus multiphononiques et la re-emission thermique a haute temperature. Un modele de relaxation, base sur les equations d'evolution de la population de porteurs de chaque niveau quantique, a aussi ete developpe pour mieux identifier l'effet de chacun des principaux mecanismes de relaxation des porteurs considere separement. Ces simulations ont permis une analyse plus approfondie du role de ces mecanismes. Ainsi, nous avons mis en evidence l'importance de la localisation des porteurs dans la couche de mouillage, ainsi que l'importance des mecanismes de collisions Auger lors de la capture, la capture et la relaxation interniveaux des porteurs vers tous les niveaux d'energie inferieure simultanement. Finalement, les resultats experimentaux montrent que la relaxation de l'energie des porteurs est beaucoup plus rapide que cela avait ete predit initialement par la theorie du "phonon bottleneck". Nos resultats indiquent que l'intensite lumineuse emise par les boites est regie principalement par le taux de capture/relaxation interniveaux des porteurs dans les boites. Mais elle est limitee par la re-emission thermique des porteurs hors des boites, a haute temperature. (Abstract shortened by UMI.)
- Publication:
-
Ph.D. Thesis
- Pub Date:
- 2001
- Bibcode:
- 2001PhDT.......185P