L'EFFET STARK OPTIQUE DANS LES SEMICONDUCTEURS PDF Download
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Author: Manuel Joffre Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
Book Description
L'OBJET DE CETTE THESE EST L'ETUDE DE L'EFFET STARK OPTIQUE DE L'EXCITON DANS LES SEMICONDUCTEURS, LES EXPERIENCES ETANT LIMITEES AUX CAS DE L'ARSENIURE DE GALLIUM MASSIF ET DES STRUCTURES A PUITS QUANTIQUES GAAS/GAALAS. LE PHENOMENE APPARAIT POUR UNE EXCITATION LUMINEUSE DONT L'ENERGIE EST LEGEREMENT INFERIEURE A L'ENERGIE DE BANDE INTERDITE DU SEMICONDUCTEUR ET PROVIENT D'UN COUPLAGE NON RESONNANT LUMIERE-MATIERE. IL SE TRADUIT PAR UN DECALAGE DES ENERGIES DE TRANSITION. LE COMPORTEMENT TEMPOREL DE L'EFFET STARK OPTIQUE EN REGIME FEMTOSECONDE MET EN EVIDENCE LA COMPLEXITE DE L'INTERPRETATION DES EXPERIENCES POMPE-TEST QUAND LA DUREE DES IMPULSIONS DEVIENT PLUS COURTE QUE LE TEMPS DE DEPHASAGE DE L'EXCITION. GENERALISANT LA THEORIE DU REGIME PERMANENT AU CAS DEPENDANT DU TEMPS, NOUS MONTRONS COMMENT LES PROCESSUS COHERENTS DOIVENT ETRE PRIS EN COMPTE POUR OBTENIR UNE INTERPRETATION CORRECTE DES EXPERIENCES. LOIN D'ETRE UNE SIMPLE SOURCE D'ARTEFACTS CES PHENOMENES DONNENT LA POSSIBILITE D'OBTENIR LA DYNAMIQUE REELLE PAR TRANSFORMATION DE FOURIER. ENFIN NOUS AVONS MONTRE QUE L'EXCITATION LUMINEUSE ELLE-MEME PRODUIT UNE LEVEE DE DEGENERESCENCE DES NIVEAUX D'ENERGIE DONT L'ORIGINE PROVIENT DE LA STRUCTURE DE BANDE DU MATERIAU. NOUS AVONS PU VERIFIER EXPERIMENTALEMENT NOTRE APPROCHE THEORIQUE A L'AIDE DE FAISCEAUX DE POLARISATIONS BIEN DEFINIES, LINEAIRES OU CIRCULAIRES
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L'OBJET DE CETTE THESE EST L'ETUDE DE L'EFFET STARK OPTIQUE DE L'EXCITON DANS LES SEMICONDUCTEURS, LES EXPERIENCES ETANT LIMITEES AUX CAS DE L'ARSENIURE DE GALLIUM MASSIF ET DES STRUCTURES A PUITS QUANTIQUES GAAS/GAALAS. LE PHENOMENE APPARAIT POUR UNE EXCITATION LUMINEUSE DONT L'ENERGIE EST LEGEREMENT INFERIEURE A L'ENERGIE DE BANDE INTERDITE DU SEMICONDUCTEUR ET PROVIENT D'UN COUPLAGE NON RESONNANT LUMIERE-MATIERE. IL SE TRADUIT PAR UN DECALAGE DES ENERGIES DE TRANSITION. LE COMPORTEMENT TEMPOREL DE L'EFFET STARK OPTIQUE EN REGIME FEMTOSECONDE MET EN EVIDENCE LA COMPLEXITE DE L'INTERPRETATION DES EXPERIENCES POMPE-TEST QUAND LA DUREE DES IMPULSIONS DEVIENT PLUS COURTE QUE LE TEMPS DE DEPHASAGE DE L'EXCITION. GENERALISANT LA THEORIE DU REGIME PERMANENT AU CAS DEPENDANT DU TEMPS, NOUS MONTRONS COMMENT LES PROCESSUS COHERENTS DOIVENT ETRE PRIS EN COMPTE POUR OBTENIR UNE INTERPRETATION CORRECTE DES EXPERIENCES. LOIN D'ETRE UNE SIMPLE SOURCE D'ARTEFACTS CES PHENOMENES DONNENT LA POSSIBILITE D'OBTENIR LA DYNAMIQUE REELLE PAR TRANSFORMATION DE FOURIER. ENFIN NOUS AVONS MONTRE QUE L'EXCITATION LUMINEUSE ELLE-MEME PRODUIT UNE LEVEE DE DEGENERESCENCE DES NIVEAUX D'ENERGIE DONT L'ORIGINE PROVIENT DE LA STRUCTURE DE BANDE DU MATERIAU. NOUS AVONS PU VERIFIER EXPERIMENTALEMENT NOTRE APPROCHE THEORIQUE A L'AIDE DE FAISCEAUX DE POLARISATIONS BIEN DEFINIES, LINEAIRES OU CIRCULAIRES
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LE RAPPORT DES INTENSITES DES PICS 0 ET -1 DANS L'ECHELLE DE WANNIER-STARK EST MESURE SUR LES SPECTRES DE PHOTOLUMINESCENCE OBSERVES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE DANS LE CAS DE SUPERRESEAUX GAAS-ALGAAS. LES RESULTATS OBTENUS METTENT EN EVIDENCE LA RELAXATION D'EXCITONS PIEGES SUR DES RUGOSITES D'INTERFACE LORSQUE LA TEMPERATURE T, EST COMPRISE ENTRE 20K ET 40K. PAR AILLEURS, LORSQUE T 50K, LA POPULATION D'EXCITONS DIRECTS ET OBLIQUES -1 N'EST PAS EN EQUILIBRE THERMODYNAMIQUE: LES EXCITONS SE PIEGENT PREFERENTIELLEMENT DANS L'ETAT DIRECT ET NON DANS L'ETAT OBLIQUE COMME LE VOUDRAIT UNE STATISTIQUE D'EQUILIBRE. LA SUITE DE L'ETUDE EXPERIMENTALE, TOUJOURS EFFECTUEE A PARTIR DE MESURES DE PHOTOLUMINESCENCE, PORTE SUR DES SUPERRESEAUX GAINAS-ALGAINAS ACCORDES EN MAILLE SUR INP ET PRESENTANT UNE TRANSITION FONDAMENTALE VERS 1,55 MICRON A 300K. LES RUGOSITES D'INTERFACE PIEGENT LES EXCITONS PHOTOCREES A BASSE TEMPERATURE. LES FLUCTUATIONS, EN PARTICULIER DE COMPOSITION, LOCALISENT LES EXCITONS DANS DES REGIONS DU PLANDES COUCHES POUR LESQUELS LA BANDE INTERDITE DU MATERIAU PUITS EST LA PLUS PETITE. ELLES ELARGISSENT LA RAIE DE PL ET CONDUISENT PAR AILLEURS AU CONFINEMENT DE LA FONCTION D'ONDE ELECTRONIQUE SUR UN PUITS DU SUPERRESEAU. L'ETAT BLOQUANT D'UN MODULATEUR ELECTRO-OPTIQUE PEUT-ETRE REALISE GRACE A LA TRANSITION OBLIQUE -1 ET DIRECTE DANS UNE STRUCTURE DE TYPE SUPERRESEAU COURT CONSTITUEE DE TROIS PUITS ET TERMINEE AUX DEUX EXTREMITES PAR DES BARRIERES EPAISSES. LE CALCUL NUMERIQUE DE L'EFFET D'UNE PERTURBATION PAIRE LINEAIRE, POUVANT ETRE REALISE PAR L'INTRODUCTION D'UNE MONOCOUCHE DE BERYLLIUM DEPOSEE AU MILIEU DU PUITS CENTRAL DE LA STRUCTURE, MONTRE QU'ON PEUT AUGMENTER LE CONTRASTE DU MODULATEUR D'ENVIRON 7DB. NOUS PROPOSONS UNE STRUCTURE DE COUCHES OPTIMISEE
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UN CODAGE DE L'INFORMATION SOUS LA FORME D'IMPULSIONS LUMINEUSES ULTRA-BREVES PERMETTRAIT D'ATTEINDRE DES DENSITES TEMPORELLES D'INFORMATION TRES GRANDES. C'EST POURQUOI LA CONCEPTION DE DISPOSITIFS OPTIQUES ULTRA-RAPIDES DE COMMUTATION ET DE STOCKAGE DE L'INFORMATION DEVIENT NECESSAIRE. LE FABRY-PEROT NON LINEAIRE EST CONSTITUE D'UN MILIEU OPTIQUEMENT NON LINEAIRE PLACE ENTRE DEUX MIROIRS PARALLELES. CE SYSTEME PRESENTE DES COMPORTEMENTS DE COMMUTATION ET DE BISTABILITE OPTIQUES LORSQU'IL EST ILLUMINE AVEC DES FAISCEAUX D'INTENSITES CONSTANTES. LE MILIEU NON LINEAIRE UTILISE EST UN SEMI-CONDUCTEUR DANS LA ZONE DE TRANSPARENCE, AU VOISINAGE DU BORD D'ABSORPTION. LA NON-LINEARITE OPTIQUE ULTRA-RAPIDE EST L'EFFET STARK OPTIQUE DONT L'ETUDE EXPERIMENTALE A FORTE INTENSITE EST PRESENTEE. L'ANALYSE DE LA PROPAGATION DANS CE MILIEU FORTEMENT DISPERSIF ET NON LINEAIRE EST OPEREE DANS L'ESPACE DES PHASES TEMPS-FREQUENCE A L'AIDE DE LA FONCTION DE DISTRIBUTION DE WIGNER. LA PROPAGATION D'IMPULSIONS COURTES DANS UN FABRY-PEROT EST EXAMINEE THEORIQUEMENT, D'ABORD DANS LE CAS LINEAIRE POUR METTRE EN EVIDENCE LA NOTION DE TEMPS DE REPONSE DEPENDANT DE LA FREQUENCE, PUIS DANS LE CAS NON LINEAIRE OU APPARAISSENT LES EFFETS DE COMMUTATION. UNE EVALUATION COMPLETE DU ROLE TEMPOREL ET SPECTRAL DE CE DISPOSITIF EST DONNEE DANS L'ESPACE TEMPS-FREQUENCE. LE COMPORTEMENT DU FABRY-PEROT NON LINEAIRE EST ETUDIE EXPERIMENTALEMENT PAR DES MESURES DE TRANSMISSION RESOLUES EN TEMPS ET PAR L'ANALYSE DES MODIFICATIONS DE LA FORME TEMPORELLE DES IMPULSIONS LORS DE LA TRAVERSEE DU DISPOSITIF. LA COMMUTATION ALLER-RETOUR DU FABRY-PEROT A LIEU EN MOINS DE DEUX PICOSECONDES: LE DISPOSITIF AGIT COMME UNE PERTE OPTIQUE A TEMPS DE COMMUTATION SUBPICOSECONDE
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LES BISTABLES OPTIQUES SONT PARTICULIEREMENT ADAPTES POUR LE TRANSPORT PARALLELE DE L'INFORMATION ET LES MATRICES DE COMMUTATION UTILISEES DANS LES TELECOMMUNICATIONS. CEPENDANT, LES BISTABLES ELECTROOPTIQUES NECESSITENT DES CIRCUITS ELECTRIQUES INDIVIDUELS QUI LIMITENT LES POSSIBILITES D'INTEGRATION. NOUS MONTRONS ALORS QUE DES DISPOSITIFS BISTABLES TOUT-OPTIQUES PEUVENT ETRE OBTENUS DANS DES SUPERRESEAUX, GRACE A LA COMBINAISON DE L'EFFET WANNIER-STARK, DU CHAMP ELECTRIQUE INTERNE ET DE SON ECRANTAGE. LES ENERGIES DE FONCTIONNEMENT SONT DE L'ORDRE DE 2FJ.M#2, ET DONC RIVALISENT AVEC CELLES DES CIRCUITS MOSFETS TRADITIONNELS
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