Etude du couplage fort par spectroscopie optique dans des microcavités GaN élaborées sur silicium - Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Strong coupling study by optical spectroscopy in GaN microcavities grown on silicon

Etude du couplage fort par spectroscopie optique dans des microcavités GaN élaborées sur silicium

Résumé

This work presents an optical spectroscopy study through reflectivity, photoluminescence and transmission (from 5 K to 300 K) on the light-matter strong coupling regime in bulk and quantum well nitride microcavities grown on silicon substrate. The experiments have been interpreted within the transfer-matrix formalism taking into account both homogeneous and inhomogeneous excitonic broadenings. The influence of the structure (cavity thickness, number of pairs of the Bragg mirror, nature of the mirror, ...) on the strong coupling regime has been studied through experimental results obtained from various cavities. The transfer-matrix model has been compared to the quasiparticle model with experimental results. We show then, this last model works only when the reflectivity is very high, the transfer-matrix model being more accurate because the real structure of the cavity is taken into account. This thesis work ends with the study of double dielectric mirror microcavities. Two different ways to improve the quality factor of the cavity and the excitonic broadening (through the improvement of the active layer quality) are reported. The strong coupling is reported through transmission measurements for the first time.
Ce travail présente une étude spectroscopique par réflectivité, photoluminescence et transmission (de 5 K à 300 K) pour la mise en évidence du couplage fort lumière-matière dans des microcavités nitrurées massives et à puits quantiques élaborées sur substrat de silicium. Les expériences sont interprétées grâce à une modélisation utilisant le formalisme des matrices de transfert et prenant en compte les phénomènes d'élargissement homogène et inhomogène des transitions excitoniques. A travers les résultats obtenus sur de nombreuses cavités, l'influence de la géométrie de la microcavité (épaisseur de la cavité, nombre de paires des miroirs de Bragg, nature des miroirs, ...) sur l'obtention du régime de couplage fort a été étudiée. En s'appuyant sur les résultats expérimentaux obtenus, le modèle des matrices de transfert a été comparé à un modèle quasi-particule. Il a été démontré que ce dernier n'est réaliste que dans le cas où la réflectivité des miroirs est très élevée, le modèle des matrices de transfert restant le plus fidèle aux résultats expérimentaux grâce à la prise en compte de la structure réelle de la microcavité. Ce travail de thèse s'achève par l'étude de microcavités à deux miroirs diélectriques. Deux approches différentes visant à améliorer le facteur de qualité de la cavité ainsi que la finesse du mode excitonique (à travers l'amélioration de la qualité cristalline de la couche de GaN) sont présentées et le couplage fort est observé pour la première fois en transmission.
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Dates et versions

tel-00412515 , version 1 (01-09-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00412515 , version 1

Citer

François Réveret. Etude du couplage fort par spectroscopie optique dans des microcavités GaN élaborées sur silicium. Matière Condensée [cond-mat]. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00412515⟩
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