Étude de nanostructures semiconductrices pour la photonique quantique : Polaritons de microcavité sous excitation à deux photons et sources de photons uniques avec des nanocristaux colloïdaux. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Study of semiconductors nanoemitters for quantum photonics: Microcavity polariton under two-photon excitation and single photon emission with colloidal nanocrystals.

Étude de nanostructures semiconductrices pour la photonique quantique : Polaritons de microcavité sous excitation à deux photons et sources de photons uniques avec des nanocristaux colloïdaux.

Godefroy Leménager
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 940806

Résumé

My thesis focused on the study of photons and electrons con nement in several systems. First, I studied a new type of semiconductor nanocrystals to get at room temperature, an e ficient source of single photons polarized. I developed also a technique for two-photon excitation of polaritons in semiconductor microcavities. Our semiconductor nanocrystals have the particularity to have an elongated shell in cadmium sulfi de (CdS) around a spherical core of cadmium selenide (CdSe). During the last decade, semiconductor nanocrystals are known to be effi cient single photons emitters at room temperature. Their photoluminescence present two defects : Blinking, which is the phenomenon of random switching between on and o ff states, and a very low polarization issue. In this work, acting on the geometric parameters of nanocrystals (diameter of the core and length of the shell) I got strongly polarized single photon emission (linear polarization ratio greater than 80%) and showed the link between polarization and the aspect ratio of the nanocrystals. In addition, nely adjusting the thickness of the shell, I have demonstrated the possibility to reduce strongly blinking, while retaining a single photon source with high quality (g(2) < 0:2). In the second part of my thesis, I am interested in strong light-matter coupling in semiconductor microcavities and micropillars. I have developed and characterized a new type of excitation of polaritons based on two-photon absorption. In the case of micropillars where polaritons are confi ned to a 0D system, we have demonstrated photon lasing with two-photon pumping. Relaxation and interactions between polaritons are also compared under di fferent excitation.
Mon travail de thèse a porté sur l'étude du confi nement des photons et des électrons dans plusieurs systèmes. Tout d'abord, j'ai étudié un nouveau type de nanocristaux semiconducteurs pour obtenir -à température ambiante- une source e fficace de photons uniques polarisés. Ensuite, j'ai développé une technique d'excitation à deux photons pour des polaritons de microcavités semiconductrices. Ces nanocristaux semiconducteurs présentent la particularité d'avoir une coquille semiconductrice allongée en sulfure de cadmium (CdS) autour d'un coeur sphérique en séléniure de cadmium (CdSe). Depuis plus de dix ans, les nanocristaux semiconducteurs sont connus pour être des émetteurs efi caces de photons uniques à température ambiante. Leur photoluminescence sou rait de deux défauts : le clignotement, qui est une alternance entre des états allumés et éteints, ainsi qu'une très faible polarisation de leur émission. Lors de mon étude, en agissant sur les paramètres géométriques des nanocristaux (diamètre du c÷ur et longueur de la coquille) j'ai obtenu l'émission de photons uniques fortement polarisés (taux de polarisation linéaire supérieur à 80%) et montré le lien entre la polarisation et le rapport d'aspect des nanocristaux. De plus, en ajustant fi nement l'épaisseur de la coquille, j'ai démontré la possibilité de supprimer drastiquement le clignotement, tout en gardant une source de photons uniques de très haute qualité (g(2) < 0:2). Dans la deuxième partie de mon travail de thèse, je me suis intéressé au couplage fort lumière-matière dans des microcavités et micropiliers semiconducteurs. J'ai développé et caractérisé un nouveau type d'excitation pour les polaritons basé sur une absorption à deux photons. Dans le cas des micropiliers, où les polaritons sont con nés dans un système 0D, nous avons démontré un e et laser sous pompage à deux photons. La relaxation du système et les interactions entre polaritons sont comparées sous différentes géométries d'excitation.
Fichier principal
Vignette du fichier
Manuscrit_Godefroy_Lemenager.pdf (47.71 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00818662 , version 1 (28-04-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00818662 , version 1

Citer

Godefroy Leménager. Étude de nanostructures semiconductrices pour la photonique quantique : Polaritons de microcavité sous excitation à deux photons et sources de photons uniques avec des nanocristaux colloïdaux.. Physique Quantique [quant-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00818662⟩
427 Consultations
473 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More