Spectroscopie infrarouge des fils et boîtes quantiques d'InAs/InAlAs/InP(001)
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Intraband transitions are optical transitions between confined states of the conduction band or the valence band. Spectroscopy of intraband transitions gives an accurate measurement of the confinement energies as well as the spatial symmetry of the wave functions. The main applications are photodetection and unipolar lasers. In 1D and 0D nanostructures, the lateral confinement of the carriers allows intraband transitions polarised in the layer plane. Samples studied in this work have been grown by molecular beam epitaxy. Strains, due to the lattice mismatch between InAs and InAlAs, give rise to nanometric islands in the Stransky Krastanov growth mode. Structural characterization reveals that it is possible to obtain different types of nanostructures by adjusting growth parameters. The weak lattice mismatch (3%) allows a full coverage of the inAlAs surface by wires, elongated dots or isotropic dots. The samples have been characterized by photoluminescence, photo-induced absorption and photocurrent spectroscopies. These experiments reveal the presence of intense infrared absorptions (12-14[mu]m), polarized in the layer plane and attributed to optical transition between the ground state and the first excited state confined along [110]. This absorption reaches 26% in 10 planes of n-doped (10^12cm^(-2)) elongated dots. We also observe other transitions at shorter wavelength (9-12[mu]m) in the [110] and [1-10] polarisations attributed to transitions between excited states in the conduction band. The synthesis of the different spectroscopies allows the reconstruction of the energetic diagram. Results are in agreement with calculations based on a k. P model.
Abstract FR:
Les transitions intrabandes sont les transitions optiques entre niveaux confinés de la bande de conduction ou de valence. La spectroscopie des transitions intrabandes donne une mesure précise du confinement mais aussi de la symétrie spatiale des fonctions d'onde. Les applications principales visent la photoconduction et les lasers unipolaires. Dans les nanostructures 1D et 0D, le confinement latéral des porteurs autorise des transitions intrabandes polarisées dans le plan des couches. Les échantillons étudiés dans ce manuscrit ont été réalises par épitaxie par jets moléculaires. Les contraintes dues au désaccord de maille entre l'InAs et l'InAlAs, accordé en maille à InP, donnent naissance à des îlots de taille nanométrique en suivant le mode de croissance Stranski-Krastanov. La caractérisation structurale montre qu'il est possible d'obtenir différents types de nanostructures en jouant uniquement sur les paramètres de croissance. Le faible désaccord de maille (3%) autorise une couverture complète de la surface d'InAlAs par des fils, des boîtes allongés ou des boîtes isotropes. Les échantillons ont été caractérisés par photoluminescence et par spectroscopie d'absorption photo-induite et de photoconduction. Ces expériences ont permis de révéler la présence d'absorptions infrarouges intenses (12-14[mu]m), polarisées dans le plan des couches et attribuées à la transition optique entre l'état fondamental et le premier état excité confiné suivant la direction [110]. Celle-ci atteint 26% à incidence normale pour 10 plans d'îlots dopés n à 10^12cm^(-2). D'autre part, nous avons également observé d'autres transitions moins intenses a plus courte longueur d'onde (9-12[mu]m) dans les polarisations [110] et [1-10] attribuées à des transitions entre niveaux excités de la bande de conduction. La synthèse des différentes spectroscopies permet de reconstruire, en accord avec un modèle de bandes nonparaboliques, le diagramme énergétique de ces nanostructures.