Tesis sobre el tema "Spectroscopie d'excitation de photoluminescence"

Les systèmes In(Ga)As/InAlAs sur InP et InGaAs/(Al)GaAs sur GaAs ont été étudiés par sectroscopie optiques d'excitation. Les thecniques mises en œuvre sont l'excitation de la photoluminescence (EPL), la photoconductivité (PC) et la spectroscopie de modulation: photoréflectivité (PR), phototransmitivité (PT) et électroréflectivité (ER). Nous avons mis au pqint un programme d'ajustement théorique des spectres de photoréflectivité, permettant d'en extraire toutes les informations avec précision. Ces outils sont complémentaires les uns des autres et ont permis d'accéder aux propriétés optiques de ces matériaux. Le oint f de ces matériaux. Le point fort de ce travail est l'utilisation des puits quantiques contraints comme structure d'étude. Des puits quantiques dans le système InGaAs/InAlAs ont permis de déterminer la discontinuité de bande (à 5k et à 300k) pour des compositions en accord et en désaccord de maille sur InP, d'évaluer l'influence du lissa e des interfaces sur la qualité des structures, d'étudier l'évolution du paramètre d'élargissement de la PR avec le nombre quantique des transitions d'observer l'effet du dopage et de la température sur la réponse optique, et enfin, de mettre en évidence des puits de surface et de les modéliser. Une étude du même type a été menée dans le système InGaAs GaAs , où une ségrégation de l'indium a été introduite pour expliquer nos résultats. Une meilleure connaissance de la croissance des couches d'InAlAs sur !nP a été atteinte avec l'évaluation par photoréflectivité de la meilleure température de croissance et par l'étude des recombinaisons d'interface InAlAs/InP et InP/InAlAs
In(Ga)As/InAlAs on InP and InGaAs/(Al)GaAs on GaAs systems have been studied by optical excitation spectroscopies. These techniques are photoluminescence excitation (PLE), photoconductivity (PC) and modulation spectroscopies : phtoreflectance (PR) , phototransmittance (PT) and electroreflectance (ER). These several techniques have been employed in a complementary fashion to access, in association with theoretical calculations to optical properties of these materials. The key point of this work is the use of strained quantum wells as study structures. InGaAs/InAlAs quantum wells allows us a precise determination of the conduction band offset. This parameter has been determined at 5K and 300K for the lattice-matched composition and a lattice- mismatched one (In0;6Ca0,4As). Next, we have estimated the influence of growth interruption of the interface quality, studied the evolution of the broadening parameters of photoreflectance with quantum number observed the effect of doping and temperature on the optical response and, finally, we have taken in evidence and modelized surface quantum wells. Such a study has been done with InGaAs GaAs system ,where we introduce Indium segregation to explain our results. Another aspect of these experimental possibilities is illustrated through InAlAs/InP characterization with PR results about crystalline quality of InAlAs layers for different growth temperatures and with stud of InAlAs/InP and InP/InAlAs interface recombinations

Les défauts ponctuels dans les matériaux à grande bande interdite font l’objet de nombreuses recherches, compte tenu des perspectives d’applications en technologie quantique. La réalisation de qubits et de capteurs quantiques a échelle nanomètres à l’aide du centre NV– a suscité la recherche de défauts ayant des propriétés magnéto-optiques similaires, mais dans un matériau technologiquement plus mûr tel que le carbure de silicium (SiC). Le SiC se présente sous différentes structures cristallographiques, notamment cubique (3C) et hexagonales (4H et 6H). Cette propriété permet d’obtenir une plus grande variété de défauts ponctuels profonds. Dans cette thèse, j'ai établi présence du défaut azote-lacune (NCVSi) de spin S=1 dans un échantillon de 4H-SiC irradié par des protons, en réalisant la spectroscopie d'excitation de la photoluminescence à la température cryogénique et en comparant les résultats à des calculs ab initio. J'ai également développé un dispositif qui m'a permis de détecter optiquement la résonance magnétique de spin S=1 (ODMR) de la bilacune (VCVSi) dans un échantillon de 3C-SiC et d'étudier son interaction hyperfine avec des spins nucléaires d’atome de carbone et de silicium voisins
Point-like defects in wide-bandgap materials are attracting intensive research attention owing to prospective applications in quantum technologies. Inspired by the achievements obtained with the NV– center in diamond for which qubit and nanoscale quantum sensors have been demonstrated, the search for high spin color centers with similar magneto-optical properties in a more technological mature material such as silicon carbide (SiC) had a renewed interest. Indeed, SiC exhibits polymorphism, existing for instance with cubic (3C polytype) or hexagonal (4H and 6H polytypes) crystalline structures. Such property provides a degree of freedom for engineering a rich assortment of intrinsic and extrinsic atomic-like deep defects. In this thesis using photoluminescence excitation spectroscopy at cryogenic temperature and a comparison to ab initio calculations I have evidence the presence of nitrogen-vacancy spin S=1 (NCVSi) defect in proton irradiated 4H-SiC. I have also developed a setup that allowed me to detect optically the S=1 spin magnetic resonance (ODMR) of the divacancy (VCVSi) in 3C-SiC, and study its hyperfine interaction with nearby carbon and silicon nuclear spins

La photoluminescence des absorbeurs photovoltaïques permet de connaître les phénomènes de transport de charges et les propriétés optoélectroniques dont dépendent leurs performances. Cependant, son analyse repose sur des modèles physiques qui peuvent nécessiter des hypothèses non contrôlées et des paramètres inconnus. Cette thèse explore comment l'acquisition de cartographies de photoluminescence résolues spectralement en excitation pulsée peut contribuer à la caractérisation des matériaux, tout en limitant les connaissances préalables nécessaires et en contrôlant les hypothèses et modèles sous-jacents. D'une part, nous avons développé des systèmes d'imagerie décrivant l'intensité émise en quatre dimensions : 2D spatiale, temporelle et spectrale. D'autre part, nous avons réalisé des études de variation de longueur d'onde d'excitation et discuté leur relation avec l'absorption de la lumière. Les montages déjà mis en place illustrent l’intérêt de l’analyse des différentes dimensions de la lumière. Un imageur hyperspectral, fournissant le spectre dans chaque pixel, permet de caractériser les propriétés du matériau et les porteurs de charge générés. En complément, l'imagerie résolue en temps donne un aperçu des mécanismes de transport. Nous passons en revue et proposons différentes techniques pour obtenir des données 4D correspondant à l'évolution temporelle du spectre dans chaque pixel d'une image I_PL (x,y,énergie,temps). Parmi elles, l’imagerie monopixel utilise la modulation spatiale de la lumière pour reconstruire des cartographies spatiales. Trois techniques de mesure ont été développées sur le principe de l'imagerie à pixel monopixel. Elles correspondent à différents schémas d'échantillonnage dans l'espace 4D, en se concentrant sur les dimensions temporelles et spectrales qui sont atteintes avec de hautes résolutions. Leur mise en œuvre a été un défi car la photoluminescence correspond à des conditions de faible luminosité, et plus les résolutions sont élevées, plus la sensibilité est faible. Chaque dimension de la lumière impliquée doit être reconstruite avec précision tout en étant intriquée dans le processus d'acquisition. En particulier, l'impact de la diffraction et des interférences dues au modulateur spatial de lumière a été étudié. Ce travail instrumental a tout d'abord donné lieu à un système d’imagerie multimodale résolue temporellement et spectralement (2x3D). Il a été appliqué au suivi des mécanismes induits par la lumière dans les pérovskites, et qui conduisent à des changements dans de spectre et de dynamique. En second lieu, nous avons réalisé un outil d’imagerie 4D, illustré sur un échantillon d'arséniure de gallium. L'évolution conjointe de la photoluminescence dans les dimensions temporelle, spatiale et spectrale est observée en raison du remplissage des bandes et de la diffusion. Enfin, une méthode basée sur des algorithmes de segmentation d’image est proposée. Une cartographie spatiale est obtenue par imagerie mono-pixel, à partir de laquelle les zones d'intérêt sont déterminées avant d’y mesurer le déclin avec de hautes résolutions temporelles et spectrales. Un échantillonnage de la photoluminescence est obtenu avec un rapport signal/bruit élevé permettant son application à une variété d’échantillons et de conditions d'injection. Ces deux dernières approches sont uniques à notre connaissance et permettent d'obtenir une variation du PL dans les domaines combinés spatial, temporel et spectral. De plus, nous avons mis en place une méthodologie pour réaliser des études de longueur d'onde d'excitation sur l'imageur hyperspectral. Ainsi, l'absorptivité relative locale d’un échantillon de pérovskite inhomogène est obtenue sur une large gamme spectrale à partir d’une analyse combinée des spectres d'émission et d'excitation. Les mesures de réflectivité complétant cette étude fournissent des informations optiques et topologiques permettant d'affiner l'interprétation des cartographies de photoluminescence
Photoluminescence characterization of photovoltaic absorbers provides the charge transport phenomena and the optoelectronic properties on which their performance relies. However, their obtention is based on physical models and may require uncontrolled assumptions and unknown parameters. This thesis explores how acquiring spectrally resolved maps of photoluminescence in pulsed excitation can contribute to material characterization while limiting the necessary prior knowledge and controlling underlying hypotheses and models. On the one hand, we developed imaging systems describing the emitted intensity in four dimensions: 2D spatial, temporal and spectral. On the other hand, we performed excitation wavelength variation studies and investigated their relationship with light absorption. Maps of intensity can be acquired by pixelated detectors or non-imaging detectors, as in Single-pixel imaging. This approach employs spatial light modulation to reconstruct images and is particularly relevant to obtain multidimensional images. It is thus of interest for photoluminescence as each dimension brings information, as demonstrated by the setups already in use. A hyperspectral imager, providing the spectrum in each pixel, allows the characterization of material properties and the charge carriers generated. Complementarily, time-resolved imaging gives an insight into the transport mechanisms. We review and propose different techniques to obtain 4D data corresponding to the temporal evolution of the spectrum in each pixel of an image I_PL (x,y,energy,time). It provides the correlation between temporal and spectral dimensions, which was not available in the lab previously. Three measurement approaches were developed based on the principle of single-pixel imaging. They correspond to different sampling schemes in the 4D space, focusing on temporal and spectral dimensions that are reached with high resolutions. Their implementation was challenging as photoluminescence corresponds to low light conditions, and the higher the resolutions, the lower the sensitivity. Each dimension of light involved must be accurately reconstructed while entangled in the acquisition process. Particularly, the impact of diffraction and interferences due to the spatial light modulator has been investigated. This instrumental work allowed, first of all, combined time and spectrally resolved imaging (2x3D) of perovskite. It allowed monitoring of light-induced mechanisms that modify the photoluminescence spectrum and dynamics. Secondly, it has led to the characterization in 4D of the emission of a gallium arsenide wafer. The joint evolution of the signal in temporal, spatial, and spectral dimensions is observed due to band-filling and diffusion. At last, a workflow based on pixel clustering algorithms is proposed. A spatial map is obtained by single-pixel imaging, from which areas of interest are determined before the decay is obtained with high temporal and spectral resolutions. It allows an original sampling of photoluminescence with a high signal-to-noise ratio enabling its application to various samples and injection conditions. These last two approaches are unique to the best of our knowledge and provide photoluminescence variation in the combined spatial, temporal, and spectral domains. In addition, we have set up a methodology to perform excitation wavelength studies on the hyperspectral imager. It was demonstrated on an inhomogeneous perovskite sample from which the local relative absorptivity is obtained on a wide spectral range by combined analysis of the emission and excitation spectra. Reflectivity measurements completing this study provide optical and topological information allowing us to refine the interpretation of photoluminescence maps

Ce travail a ete consacre a l'etude du transfert d'excitation dans les nanocomposites a base de silicium poreux. Le but etait d'etudier le couplage des porteurs photogeneres dans les nanocristaux de silicium avec leur environnement, liquide, solide ou gazeux. Nous presentons ici l'investigation par des methodes de luminescence continue et resolue dans le temps, de trois structures composites : * le silicium poreux dans sa solution acide de formation : un processus de photodissolution des couches poreuses sous lumiere est mis en evidence et caracterise ; dans ce cas, les porteurs fuient physiquement les cristallites pour participer a la reaction photochimique permettant le passage des atomes de silicium dans la solution. * le silicium poreux impregne de colorants laser : il est demontre que les couches poreuses peuvent etre utilisees comme matrice d'accueil passive (excitation directe des molecules) ou active (transfert d'excitation de la matrice vers les molecules via un couplage dipolaire). * le silicium poreux couvert de liaisons si-h : une conversion de l'energie optique en energie vibrationnelle via un couplage dipolaire entre les porteurs et les vibrations de surface a lieu. Le role important de la surface specifique est alors mis en evidence malgre l'origine quantique de l'emission. Il ressort de cette etude que le silicium poreux, malgre sa faible efficacite quantique, est une bonne matrice d'accueil, grace a sa porosite ouverte et a sa grande surface specifique, et qu'il possede les proprietes d'un donneur d'excitation.

La spectrométrie photothermique résulte de l'effet thermique produit par la relaxation des états excités consécutivement à l'absorption d'une radiation lumineuse et repose sur une mesure optique de l'élévation de température induite dans le milieu. La technique utilise deux faisceaux lasers en configuration pompe-sonde, arrivant colinéairement ou orthogonalement dans l'échantillon. L'objet de ce mémoire a été d'étudier la configuration orthogonale qui nous paraît la mieux adaptée à la microdétection. Quel que soit le mode d'excitation, continu ou pulsé, le signal dépend de la position de l'échantillon sur l'axe de propagation des faisceaux, de la taille du faisceau d'excitation et de la taille relative des deux faisceaux dans l'échantillon ; une formule semi-empirique permettant de décrire l'influence de ces paramètres et de définir un réglage optimum a pu être établie. Dans le cas où l'excitation de l'échantillon est réalisée avec un laser continu modulé, les caractéristiques du signal sont plus complexes car la formation de l'élément thermique est beaucoup plus lente. L'influence de la taille des faisceaux, de la taille de l'échantillon et du flux dépend de la taille de l'élément thermique formé et donc de la fréquence de modulation. Aux conditions optimales dans les deux cas, le signal est proportionnel à l'énergie ou puissance d'excitation, inversement proportionnel à la taille du faisceau d'excitation et indépendant du trajet optique. Les sensibilités intrinsèques sont comparables, mais les performances pourront dépendre des caractéristiques des lasers d'excitation utilisés et du traitement du signal. L'étude temporelle du signal pulsé a permis de mesurer des profils de vitesse pour un flux laminaire dans un capillaire. Enfin, un module de détection intégrant le capillaire contenant l'échantillon et les fibres optiques servant à conduire le faisceau de sonde a été mis au point. Ce module a été couplé à un micro-mélangeur chaotique et l'ensemble a été expérimenté pour l'analyse du fer (II) par l'o-phénanthroline (LOD = 11 µg L-1)

La caractérisation d'oxydes de cuivre par photoluminescence a nécessité le développement d'un spectrofluorimètre. La sensibilité de la méthode a été testée sur des échantillons non-stoichiométriques. La corrélation de données obtenues par différentes méthodes optiques (spectroscopie de réflexion dans l'ultraviolet proche infrarouge, photoluminescence) a permis de préciser les domaines énergétiques mis en jeu lors des transferts radiatifs. La structure et la composition d'un film d'oxydation multicouches ont été établies (spectroscopie dans l'infrarouge, microsonde de Castaing). Un oxyde de cuivre(i), de composition Cu302, a été caractérisé. Différentes applications de la photoluminescence ont été proposées telles que l'aide à l'analyse de la corrosion d'un laiton ou la mise en évidence d'une étape de l'absorption dissociative de l'oxygène

Observation de 3 nouveaux systèmes de bandes par excitation en cathode creuse, dans la région 395-450nm : classement vibrationnel, analyse rotationnelle, transitions vers l'état fondamental x²pi (i) pour lequel des valeurs des constantes rotationnelles différentes des valeurs publiées conduisent à étudier la transition A²sigma-X²pi (i) (vers 580nm) par excitation par laser. Déduction de constantes moléculaires précises de l'état fondamental, qui permettent l'étude d'autres transitions rovibroniques plus complexes en cathode creuse ; mise en évidence de dédoublement de spin et de type lambda.

Nous presentons une etude du transfert d'excitation dans des double-puits quantiques asymetriques de semi-conducteurs ii-vi, cdte/cdmnte. Les methodes d'investigation sont la spectroscopie optique en mode continu, et la photoluminescence resolue en temps a l'echelle de la picoseconde. Nous avons exploite deux des proprietes physiques specifiques des semi-conducteurs ii-vi: ? l'incorporation de manganese au sein d'un alliage comme cdmnte conduit a l'observation d'effets magneto-optiques tres marques tels que l'effet zeeman geant. ? dans un puits quantique, les effets de l'interaction coulombienne entre porteurs se comparent en intensite aux effets de confinement de chaque type de porteurs dans les puits. Les proprietes de couplage entre puits ont ete etudiees en fonction des parametres structuraux des echantillons. Une variation du taux de transfert a ete observe lorsque l'epaisseur de barriere centrale, ou la concentration dans les puits, etaient modifiees ; ces deux parametres affectent respectivement la separation des deux puits, dans l'espace reel et en energie. De plus le champ magnetique offre la possibilite de moduler le profil de potentiel d'une heterostructure donnee, et ainsi permet d'amener les niveaux d'energie des deux puits en resonance. Nous montrons que le transfert des porteurs (electrons et trous) par effet tunnel a travers une barriere de potentiel est fortement affecte par leur interaction coulombienne. Ainsi le modele qu'il convient d'adopter pour expliquer les phenomenes de transfert entre puits dans ce type d'echantillons, est un modele entierement excitonique: l'electron et le trou ne sont pas transferes independamment, mais sous la forme d'une paire electron-trou liee, soit un exciton

Une nouvelle methode spectroscopique, appelee spectroscopie d'excitation de la resonance cyclotron, a ete developpee et appliquee a des echantillons du compose semiconducteur tellurure de cadmium (cdte). Les porteurs libres crees par une excitation laser sont detectes par l'intermediaire de leur resonance cyclotron a 35 ghz, ce qui permet d'obtenir le spectre de photoconductivite des echantillons sans faire des contacts electriques. Des echantillons cristallins massifs, des couches minces epitaxiees et des puits quantiques cdte/cdznte ont ete etudies. En ce qui concerne le cdte massif, une analyse de la forme de la raie de resonance cyclotron des photo-electrons montre la presence simultanee dans un meme echantillon de regions a mobilite tres elevee et de regions a mobilite dix fois moins elevee; ceci est attribue a une inhomogeneite de la concentration des impuretes acceptrices. Le spectre d'excitation de la resonance cyclotron, tres complexe, est surtout etudie dans la plage d'energies pres du gap, ou le photon incident donne lieu a un polariton excitonique dans le cristal. La creation efficace de photo-electrons dans cette plage est attribuee a deux mecanismes principaux: la diffusion inelastique de polaritons sur les donneurs neutres et l'annihilation de polaritons par des accepteurs ionises. En ce qui concerne les puits quantiques, il est demontre que cette technique hyperfrequence permet de detecter les porteurs crees dans le puits par une excitation optique. On constate encore dans ce cas l'importance des mecanismes excitoniques de creation de porteurs. Dans le spectre d'excitation d'un puits, les excitons donnent lieu a une serie de raies discretes, qui sont analysees a l'aide de deux descriptions des etats quantifies des excitons: la quantification du centre de masse et la quantification separee des porteurs

Ce travail porte sur l'étude des propriétés optiques de l'oxyde de zinc (ZnO), matériau semi-conducteur à grand gap. La technique de caractérisation principale de ce travail est la spectroscopie par photoluminescence, technique non destructive permettant d'obtenir des informations relatives à la structure électronique d'un matériau. Après avoir présenté les propriétés du ZnO, de ses alliages, et rappelé quelques principes de base associés à la luminescence des matériaux semi-conducteurs., nous comparerons dans un premier temps les propriétés optiques de différents types de ZnO monocristallin, selon leur mode d'élaboration : matériaux massifs de différentes origines, couches épitaxiées et nanofils. Ces comparaisons ainsi que l'étude des effets sur les spectres de photoluminescence des traitements tels que recuit et passivation nous permettront d'avancer différentes hypothèses quant à l'origine de la luminescence visible dans ce matériau grand gap, sujet encore controversé dans la littérature. Dans un deuxième temps, nous présenterons notre contribution à l'étude du dopage p du matériau, qui est encore aujourd'hui le verrou pour l'obtention de diodes électroluminescentes à base de ZnO. Nous examinerons le problème du dopage intrinsèque de type n et de la compensation, préalable indispensable avant d'aborder le dopage de type p. Le dopage p est traité ici principalement au travers des études optiques d'échantillons implantés et recuits. Plusieurs variantes liées à l'implantation d'azote seront présentées et l'obtention de paires donneur accepteurs clairement mise en évidence pour des conditions de recuit optimisées. La nature des accepteurs présents est discutée par référence aux travaux antérieurs. .

Cette étude est consacrée à la caractérisation par spectroscopie de photoluminescence aux très basses températures (hélium liquide) d'échantillons massifs de CdTe de type p élabores par la technique de Bridgman et dopés les uns à l'arsenic (67 ppm) et les autres à l'antimoine (137 ppm). La comparaison du spectre des échantillons dopés avec celui de l'échantillon témoin montre l'apparition d'une large bande à 1. 55 eV suivie de deux répliques phononiques. Dans ces spectres on observe également, indépendamment de la nature du dopant, la présence de la bande à 1. 45 eV qui est composée de la raie principale (1. 453 eV) et de trois répliques phononiques. Cette bande a été attribuée à la recombinaison radiative donneur-accepteur (d-a) entre un donneur neutre d non identifié et l'accepteur cuivre (impureté résiduelle). La structure fine de la bande à 1. 55 eV a été mise en évidence par l'étude de l'évolution de son intensité entre 4. 2 et 30 K. La bande à 1. 55 eV est ainsi composée de deux raies, l'une à 1. 542 eV due à la recombinaison radiative (D°-A°) de l'accepteur as/sb avec le donneur neutre d, l'autre raie à 1. 548 eV attribuée à la recombinaison radiative (e-A°) de l'électron de conduction avec le même accepteur (As ou Sb). La mesure du facteur de couplage s entre les porteurs de charge et les phonons optique longitudinaux (facteur de Huang-Rhys) a été effectuée à partir du rapport des intensités entre la raie principale et ses répliques (distribution de Poisson) ainsi qu'avec la méthode des moments. Les bilans énergétiques des recombinaisons radiatives (e-A°) et (D°-A°) des bandes à 1. 45 et 1. 55 eV ont permis d'évaluer les différentes énergies de liaison des accepteurs As, Sb, Cu ainsi que celle du donneur résiduel D°. Nous avons ensuite développé le modèle théorique des facteurs s de ces différentes recombinaisons radiatives en fonction des rayons effectifs des impuretés (donneurs et accepteurs) mises en jeu. Les rayons effectifs des accepteurs ont été obtenus à l'aide d'un calcul variationnel de l'énergie de liaison de l'impureté tenant compte de la correction de cellule centrale, alors que le rayon du donneur D° a été évalué à l'aide du modèle du défaut quantique. Une bonne cohérence entre les valeurs de s mesurées et celles calculées a été obtenue avec la masse des trous légers à l'aide de deux modèles correspondant l'un au cas d'impuretés peu profondes et l'autre au cas d'impuretés plus profondes
The low-temperature (4,2 K up to 30 K) photoluminescence (PL)-spectrum of bulk p-CdTe [non intentionally-doped ; doped with arsenic (67 ppm) ; doped with arsenic (67 ppm) ; doped with antimony (137 ppm)] has been measured in the spectrum (1,3 eV to the energy gap Eg = 1. 606 eV). The (PL) spectrum of the doped samples are dominated by a new band near 1. 55 eV, followed by several longitudinal optical (LO)-phonon replicas. We attribute this band to donor-acceptor (D°-A°) transitions involving Cu-acceptor and an unidentified shallow donor. The low temperature (PL) shows that the new band exhibits a fine structure and is composed of two peaks (1. 542 eV and 1. 548 eV). The first peak is due to the dnor-acceptor (D°-A°) recombinaison and the second peak is due to conduction electron-acceptor transitions. These transitions involve the As (Sb) acceptor. The Huang-Rhys coupling factor associated to the different phonon side-bands have been obtained from the relative intensities of the luminescence lines. We have developed a theorical model which takes into account the change carrier (LO)-phonon interaction and allows for central cell corrections of the deep acceptor states. The theorical model is in reasonable agreement with experiment. It has been show that the radiative transitions associated to the light hole mass are predominant

Par son émergence, le Si contraint combiné au SOI permet une amélioration importante des performances des dispositifs CMOS grâce à l’accroissement de la mobilité des porteurs. Jusqu’à présent, les efforts de recherche se sont focalisés sur les propriétés électriques. Peu de travaux ont été consacrés à l’étude des propriétés optiques du Si contraint. L’originalité de ce travail de thèse a consisté à mesurer les propriétés optiques de structures sSOI (strained Silicon on Insulator) d’épaisseurs très faibles (8 à 20 nm) par spectroscopies Raman, photoluminescence et photoréflectance et de relier ces mesures aux effets de la déformation/contrainte sur la structure de bande. Ce travail a permis d’observer pour la première fois la transition excitonique assistée par phonon TO du sSOI. Le potentiel de déformation en Ѓ, dont la valeur était inconnue auparavant, a pu être déterminé précisément par un ajustement théorique sur les valeurs des mesures de spectroscopie de photoréflectance
The strained Si which emerges combined with SOI allows an important improvement of the performance of CMOS deviees thanks to the increase of the carrier mobility. Until now, the greatest part of research bas been focused on the characterization of electrical properties. Not enough works were dedicated to the study of the optical properties of strained Si. The originality at this thesis consists to measure the optical characteristics of sSOI (strained Silicon on Insulator) of very weak thicknesses (8 - 20 nm) by Raman, photoluminescence and photoreflectance spectroscopies and to link these measurements with the effects of strain/stress on the band gap structure. This work bas allowed noticing excitonic transition assisted by TO phonon for the first time on the sSOI. The deformation potential at Ѓ, the value of which was unknown before, could be precisely determined by a theoretical adjustment on the results of the modulation spectroscopy measurements

Dans ce travail de these, nous avons realise un spectrometre d'emission a fibre optique performant pour la mesure des durees de vie et des faibles concentrations. Pour la mesure des faibles concentrations, nous avons developpe un montage optique forme par trois miroirs spheriques afin d'obtenir une grande sensibilite, et un traitement numerique permettant de restituer le spectre reel de fluorescence a partir du spectre enregistre. La limite de detection obtenue avec cet appareil est d'environ 1 ng/l (dans le cas de la rhodamine). Pour la mesure des durees de vie, nous avons mis au point un systeme de detection permettant l'acquisition simultanee de l'impulsion laser et du signal de la fluorescence ainsi qu'une methode numerique base sur la methode de regression non-lineaire simplexe. Cette methode a permis de mesurer des durees de vie superieures a la nanoseconde. Un circuit electronique a ete realise pour l'etude temporelle du spectre de fluorescence avec une porte de 5 nanosecondes. Ces methodes sont utilisables a l'interface: nous avons pu mesurer la duree de vie et etudier l'evolution temporelle du spectre de la fluorescence en monocouche

Cette thèse porte sur l'interaction lumière-matière au sein de nanostructures placées dans des cavités optiques à base de semi-conducteurs nitrures. A l'aide d'expériences de micro-photoluminescence dans l'ultra-violet, nous étudions les propriétés optiques de boîtes quantiques GaN/AlN dans des microcavités planaires et celles de puits quantiques GaN/AlN insérés dans des microdisques AlN.Afin d'améliorer la collection du faible signal de photoluminescence de boîtes quantiques uniques, nous utilisons des microcavités planaires pour modifier le diagramme d'émission d'une boîte quantique. Le dessin des microcavités est optimisé grâce à des simulations numériques basées sur la méthode des matrices de transfert en présence d'un émetteur. Nous montrons que, pour une microcavité nitrure à base de miroirs de Bragg AlN/AlGaN, la collection des photons émis par une boîte quantique peut être théoriquement améliorée d'un ordre de grandeur, ce qui est confirmé par nos mesures sur boîtes quantiques uniques, ouvrant ainsi la voie à des études avancées de corrélations de photons dans l'UV.La seconde partie des travaux est dédiée à la réalisation d'un micro-laser opérant dans l'UV profond et à température ambiante. En utilisant des puits quantiques GaN/AlN de 2,8 mono-couches, crûs sur substrat silicium et insérés dans des microdisques AlN, nous observons une émission laser à 275 nm sous pompage optique impulsionnel. Cette démonstration montre le fort potentiel des semi-conducteurs nitrures pour la nano-photonique UV sur silicium
This thesis addresses the light-matter interaction in nitride nanostructures embedded in optical microcavities. By using micro-photoluminescence experiments, we study the optical properties of GaN/AlN quantum dots embedded in planar microcavities and those of GaN/AlN quantum wells in AlN microdisks.By placing quantum dots in planar microcavities, we are able to modify the emission diagram and increase the collection efficiency. The design of the microcavities is optimized by using numerical simulations based on transfer matrix method with an internal emitter. For an AlN microcavity with AlN/AlGaN Bragg mirrors, we show that the collection efficiency could be theoretical increase by one order of magnitude, which is confirmed by our micro-photoluminescence experiments on single quantum dots. This observation opens the way for advanced studies such as photon correlations experiments in the UV range.The second part of our work is devoted to the realization of a micro-laser operating in the deep-UV range at room-temperature. By using thin GaN/AlN quantum wells (2.8 monolayers), grown on silicon substrate and embedded in AlN microdisks, we observe a laser emission at 275 nm under pulsed optical pumping. This demonstration shows the strong potentiality for future developments of nitride-on-silicon nano-photonics

Le couple de semiconducteurs cd#xhg#1##xte et cdte constitue un excellent systeme pour la realisation d'heterostructures quantiques: faible variation du parametre de maille avec la composition et grandes differences de bande interdite. Nous avons analyse les proprietes spectroscopiques des couches epaisses de cd#xhg#1##xte de differentes compositions (0,3