Spectroscopie optique de boîtes quantiques GaAs/AlGaAs de nouvelle génération sous champ magnétique

Axe 4 - Dimensionnalité et confinement

Post-doctorat de Savvas Germanis

Current position : contrat ANR, INSP.

Laboratoire porteur

• INSP
  Porteur de projet : Benoit Ebble
  Autres encadrants : Paola Atkinson, Loic Becerra
  

Mots clés

Boîte quantique, photoluminescence, champ magnétique, exciton, cohérence

Résumé

La possibilité offerte par les boîtes quantiques semi-conductrices de transférer l’information entre un photon et le spin électronique  permet d’entrevoir l'implémentation à l'état solide des protocoles d'information et de communication quantiques tout-optique. Notamment, l’excitation résonante de l’exciton brillant (EB) confiné dans une BQ, correspondant à une pair électron-trou de spins anti-parallèles (Jz = ± 1) a conduit à la génération de photons indiscernables. Cependant le temps de cohérence des EB reste limité à quelques  centaines de picosecondes.

En revanche, il a été montré que l'Exciton noir (EN), correspondant à une paire électron-trou de spins parallèles (Jz = ± 2), possède des temps de cohérence bien plus long de l'ordre de 5 -100 ns. Ceci en fait un candidat très attractif pour un Qu-bit si l’EN pouvait être rendu optiquement actif.

Le travail de Savvas Germanis a permis de montrer qu’il existait un couplage entre les EB et EN pouvant rendre ces derniers optiquement actif. Il a pu ainsi montrer, sur le plan théorique, que des brisures de symétries de la boîte quantique est à l’origine de ce couplage qui permettrait de contrôler l’activité optique de ces états noirs. Aussi, il a pu quantifier ce couplage de manière précise en s’intéressant aux propriétés de polari-sation en fonction du champ magnétique appliqué dans une configuration tintée par rapport au plan de l’échantillon. Les résultats de la figure(1) a permis une évaluation pré-cise de ce terme de couplage.

Fig.1 : Degré de polarisation linéaire des états brillants et noirs en fonction du champ magnétique. La courbe bleue est la modélisation de cette dépendance sans tenir compte du couplage Noir/brillant. La courbe rouge prend en compte ce couplage et permet un ajustant beaucoup plus précis, notamment sur l’état EN de plus haute éner-gie.

Ce résultat important a fait l’objet d’une publication en cours de référé. D’autres résultats non mentionnés ici, feront l’objet de publication.

Publications

• Savvas Germanis, Paola Atkinson, Richard Hostein, Catherine Gourdon, Valia Voliotis, Aristide Lemaître,Mathieu Bernard, Florent Margaillan, Silbé Majrab, and Benoit Eble  
  Dark-bright exciton coupling in asymmetric quantum dots
  PHYSICAL REVIEW B 98, 155303 (2018)
  DOI: 10.1103/PhysRevB.98.155303