Magnétophotoluminescence de dyades d'azote uniques dans le GaAs

Dans le but de réaliser une source de lumière quantique, plusieurs émetteurs ont été envisagées allant des lasers aux boites quantiques. Un des candidats pourrait être une dyade d'azote dans le GaAs. Cette nanostructure est composée de deux atomes d'azote en proche voisin se substituant à deux atomes d'arsenic. De même valence que l'arsenic, ce sont les effets combinés de la différence d'électron égativité et de la petite taille des atomes d'azote qui forment un puits de potentiel attractif pour l'électron. Celui-ci lie un trou par interaction coulombienne, formant ainsi un exciton lié à la dyade dont on peut observer la luminescence. Ce mémoire présente une étude expérimentale portant sur la structure fine de l'émission provenant de dyades d'azote uniques. La photoluminescence de ces dyades est réalisée à l'aide d'un microscope confocal à haute résolution spatiale et sous un champ magnétique pouvant aller jusqu'à 7 T. La résolution spatiale de ce montage combinée à la densité surfacique de dyades de l'échantillon étudié permet de faire l'étude des propriétés d'une seule dyade à la fois. Puisque la symétrie C2v des dyades étudiées lève la dégénérescence des niveaux excitoniques sans champ magnétique, il est possible observer quatre ou cinq transitions excitoniques, tout dépendant de l'orientation de la dyade avec la direction d'observation. À l'aide d'un hamiltonien considérant l'interaction d'échange, le champ cristallin et l'effet Zeeman, on modélise les énergies des niveaux excitoniques ainsi que leurs probabilités de transitions. De plus, on confirme les différents états de polarisation linéaire de ces transitions. Ce modèle nous permet de déterminer des plages de validité pour le facteur g de l'électron ainsi que les facteurs isotropes et anisotropes de l'interaction du trou avec le champ magnétique. Enfin, le coefficient diamagnétique nous permet de calculer un rayon de l'électron de 16.2 °A, confirmant que celui-ci est fortement localisé à la dyade. Parmi les dyades étudiées, un certain nombre d'entre elles possèdent une émission qui contraste avec celle généralement observée. Dans un premier cas, on trouve que l'environnement de celles-ci vient perturber les états excitoniques de sorte que seulement les deux transitions à plus hautes énergies sont observables. Dans un second cas, on observe une transition supplémentaire qui est d´epolarisée et toujours à plus basse énergie. On démontre que cette transition est associée à un exciton chargé, indiquant pour la première fois que ces états sont observables sur une dyade isoélectronique. L'ensemble de ces travaux permet donc une meilleure compréhension des états excitoniques liés à une dyade d'azote et ouvre la voie pour la réalisation de diverses applications.