Propriétés électroniques et optiques des trions excitoniques dans les semi-conducteurs bidimensionnels: étude de l'action d'un champ magnétique uniforme - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1991

Electronic and optical properties of excitonic trions in bidimensional semi-conductors in the presence of a magnetic field

Propriétés électroniques et optiques des trions excitoniques dans les semi-conducteurs bidimensionnels: étude de l'action d'un champ magnétique uniforme

Résumé

This thesis is devoted to the study of excitonic trions in bidimensional semiconductors (S.C.). These quasi-particles can be the result, assuming some conditions, of the binding of an exciton and an electron or a hole in semiconductors. They differ from others excitonic "complexes" by their charge and mobility winch allow some original properties, especially in quasi-bidimensional semiconductors (S.C. superlattices, quantum wells). The study of excitonic trions is of great interest for theory as well as for experiment. It allows the understanding of "radiative" recombination mechanisms winch control some devices in optoelectonic or telecommunication. This study also provides to fundamental physics new models for systems containing few particles. This work allows to point out that, in the absence of magnetic field, these quasi-particles are much more stable in bidimensional S.C. that in 3D S.C.. Therefore, their observation should be easier in 2D media. Moreover room temperature studies may become possible for such quasi-particles. We have shown that the absorption line shape differs from that of excitons or other localized excitonic complexes. Their identification is therefore easier. We have shown that the influence of a magnetic field on trions leads to an increasing and additional quantifization of the S.C. surface on the quantifization degree. This quantifization is total with a magnetic field perpendicular to plane and minimal with the field parallel to plane. For a weak enough magnetic field, the trions behave as free and charged quasi-particles. In this case, the magnetic field gives rises to landau levels as in 3D S.C.. With a perpendicular magnetic field, the magnetoabsorption reduces to Dirac peaks. However, with a parallel field, there appears a series of lines decreasing in the low energy region below a main absorption edge. Our results are original and specific to excitonic trions. They can help in proving the occurence and the identification of these quasi-particles in quasi-bidimensional media (super lattices S.C. and quantum wells)
Le travail présenté dans ce mémoire de thèse est consacré à l'étude des trions excitoniques dans les semi-conducteurs bidimensionnels. Ces quasi-particules peuvent résulter, dans certains conditions, de la liaison d'un exciton (paire électron-trou liée) avec un électron ou un trou dans les semi-conducteurs. Ils se distinguent des autres complexes excitoniques par leur mobilité et leur charge. Ces deux caractéristiques sont susceptibles de donner lieu à des propriétés originales, notamment dans les semi-conducteurs quasi bidimensionnels (super-réseaux semi-conducteurs, puis quantiques). L'étude des trions excitoniques présente un très grand intérêt, tant du point de vue pratique que théorique. Elle permet de comprendre les mécanismes des recombinaisons radiatives contrôlant le fonctionnement de certains dispositifs utilisés en optoélectronique et dans le domaine des télécommunications. Elle fournit également à la physique fondamentale des nouveaux modèles de systèmes formés de quasi-particules en interaction mutuelle, susceptibles d'une analyse expérimentale et théorique très précise. Notre étude a permis de montrer, qu'en l'absence de champ magnétique, des quasi-particles étaient beaucoup plus stables dans les semi-conducteurs bidimensionnels que dans les semi-conducteurs massifs. Par conséquent, leur observation devrait être beaucoup plus favorable dans les milieux 2D. Nous envisageons même une possible observation à température ambiante. Nous avons montré que la forme des raies d'absorption est différente de celle des excitons et autres complexes excitoniques localisés. Ceci devrait faciliter leur identification. Nous avons montré que l'action d'un champ magnétique sur les trions conduit à un renforcement et une quantification supplémentaire des énergies. De plus, nous avons mis en évidence l'influence déterminante de l'orientation du champ magnétique par rapport à la surface du semi-conducteur sur le de quantification. Cette dernière est totale pour un champ perpendiculaire au plan est minimale pour un champ parallèle au plan. Pour des champs magnétiques non nuls, mais suffisamment faibles, les trions se comportent comme des quasi-particules libres et chargées. Dans ces conditions, le champ magnétique donne lieu à des niveaux de Landau comme le cas 3D. Pour un champ magnétique perpendiculaire, la magnéto-absorption se réduit à une série de pics de Dirac. Par contre, dans le cas d'un champ parallèle, elle donne lieu à une série de raies décroissantes vers les basses énergies, à partir d'un bord d'absorption principal. Nos résultats sont originaux et spécifiques aux trions excitoniques. Ils peuvent contribuer à la mise en évidence et à l'identification de ces quasi-particules dans les milieux quasi-bidimensionnels (super-réseaux et puits quantiques semiconducteurs)
Fichier principal
Vignette du fichier
Ainane.Abdelmajid.SMZ915.pdf (4 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...

Dates et versions

tel-01775928 , version 1 (24-04-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01775928 , version 1

Citer

Abdelmajid Aïnane. Propriétés électroniques et optiques des trions excitoniques dans les semi-conducteurs bidimensionnels: étude de l'action d'un champ magnétique uniforme. Matière Condensée [cond-mat]. Université Paul Verlaine - Metz, 1991. Français. ⟨NNT : 1991METZ005S⟩. ⟨tel-01775928⟩
40 Consultations
118 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More