Caractérisation de puits quantiques GaInAs / InP par spectrométrie magnéto-optique - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 1997

Characterization of InGaAs/InP quantum wells by optical spectroscopy under magnetic field

Caractérisation de puits quantiques GaInAs / InP par spectrométrie magnéto-optique

Abstract

Low temperature absorption spectroscopy under magnetic field (0-8 tesla) in faraday configuration is used to determine the actual profile of InGaAs/InP multi-quantum wells structures. A method is developped for a quantitative analysis of the spectra as a function of the field magnitude. The enveloppe function approach is used and the band non-parabolicity is taken into account though the k.p theory. The coulomb interaction of the electron-hole pair under magnetic field (magneto-exciton) is solved without any requirement on the order of magnitude of the field. The carrier motion along the quantification direction is also included. An applied magnetic field both increases the energy distance between exciton states and the oscillator strengths. These effects, together with the existence of several allowed transitions confinement levels, give significantly rich spectra, provided a fair periodicity of the structure and a good in-plane homogeneity of the interfaces are achieved. Every sample spectra are analysed by performing a systematic calculation of magneto-exciton transition energies. The well width and alloy composition are taken as fitting parameters. For narrow wells, graded interfaces layers effects are also taken into account. In some cases, agreement with experimental finding requires structure parameters somewhat different from nominal data. Defects of periodicity in the structures are quantitatively investigated
La technique de spectrométrie d'absorption à basse température et sous champ magnétique (0-8 tesla) en configuration faraday est utilisée pour déterminer les paramètres structuraux réels d'hétérostructures multi-puits quantiques GaInAs/InP. Une méthode d'analyse quantitative des spectres et de leur évolution avec la valeur du champ est développée. Elle est basée sur la méthode de la fonction enveloppe avec prise en compte de la non-parabolicité des bandes par la théorie k.p. la paire électron-trou en interaction coulombienne sous champ magnétique (magnéto-exciton) est traitée par un formalisme n'imposant pas de restriction sur l'ordre de grandeur du champ et prenant en compte le mouvement des porteurs dans la direction de quantification. Le champ magnétique a pour effets d'augmenter l'écart énergétique entre les états d'un même exciton et d'intensifier les transitions. Ces effets, combinés à la multiplicité des niveaux de confinement impliqués dans les transitions permises, conduisent à des spectres particulièrement riches en informations dans le cas d'une périodicité rigoureuse de l'hétérostructure et d'une bonne homogénéité des interfaces dans leur plan. Pour chaque échantillon, les spectres sont analysés par un calcul systématique des énergies de transition magnéto-excitoniques en traitant la largeur du puits et la composition de l'alliage comme paramètres ajustables avec prise en compte de couches interfaciales graduelles dans le cas des puits les plus étroits. Dans certains cas, la meilleure interprétation des structures spectrales exige l'adoption de paramètres structuraux sensiblement différents des données nominales. Les défauts de périodicité des hétérostructures sont cernés de façon quantitative
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Cite

Nathalie Marreaud. Caractérisation de puits quantiques GaInAs / InP par spectrométrie magnéto-optique. Matière Condensée [cond-mat]. Université Paul Verlaine - Metz, 1997. Français. ⟨NNT : 1997METZ055S⟩. ⟨tel-01777233⟩
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