Étude de l'influence de la concentration et de la température sur le temps de relaxation de spin des donneurs immergés dans un puit quantique du CdTe Ce travail présente une étude de l'influence de la concentration de dopage, de la température et du champ magnétique longitudinal sur le temps de relaxation de spin des électrons liés aux donneurs immergés au milieu d'un puits quantique (PQ) de CdTe. En insérant les donneurs dans un PQ, les règles de sélection optique de la lumière polarisée circulairement sont purifiées, ce qui permet un meilleur degré d'orientation optique des spins des électrons que dans les cristaux 3D. En utilisant une technique de rotation Faraday photo-induite, nous mesurons d’abord le temps de relaxation de spin des électrons liés aux donneurs pour différentes concentrations de dopage à basse température dans le régime isolant. Ensuite, pour évaluer les mécanismes de relaxation de spin dans notre système, nous calculons l'énergie d'échange d'une paire d'électrons liés aux donneurs immergés au milieu d'un PQ infini, pour toute distance inter-donneur et différentes épaisseurs. En utilisant ce calcul, nous expliquons le comportement expérimental comme une interaction de deux mécanismes : l’interaction hyperfine et l’anisotrope d’échange. De plus, nous déterminons la constante spin-orbite dans CdTe αso = 0.079. Ensuite, nous présentons le développement d’une expérience pompe-sonde étendue permettant de mesurer les temps de relaxation de spin à l’échelle microseconde. Nous discutons brièvement des premiers résultats expérimentaux pour le temps de relaxation de spin longitudinal d'électrons liés aux donneurs immergés dans un PQ de CdTe avec différentes concentrations de dopage. Enfin, nous étudions l'évolution en température de la relaxation de spin de 10 à 80 K. On explique le comportement expérimental en invoquant l'échange de spin entre les électrons localisés et le spin d'électrons promus en états de conduction. Le spin des électrons localisés subit l’effet des interactions hyperfine et anisotrope, le mécanisme de D’yakonov-Perel’ régit la relaxation de spin des électrons de conduction.
Étude de l'influence de la concentration et de la température sur le temps de relaxation de spin des donneurs immergés dans un puit quantique du CdTe Ce travail présente une étude de l'influence de la concentration de dopage, de la température et du champ magnétique longitudinal sur le temps de relaxation de spin des électrons liés aux donneurs immergés au milieu d'un puits quantique (PQ) de CdTe. En insérant les donneurs dans un PQ, les règles de sélection optique de la lumière polarisée circulairement sont purifiées, ce qui permet un meilleur degré d'orientation optique des spins des électrons que dans les cristaux 3D. En utilisant une technique de rotation Faraday photo-induite, nous mesurons d’abord le temps de relaxation de spin des électrons liés aux donneurs pour différentes concentrations de dopage à basse température dans le régime isolant. Ensuite, pour évaluer les mécanismes de relaxation de spin dans notre système, nous calculons l'énergie d'échange d'une paire d'électrons liés aux donneurs immergés au milieu d'un PQ infini, pour toute distance inter-donneur et différentes épaisseurs. En utilisant ce calcul, nous expliquons le comportement expérimental comme une interaction de deux mécanismes : l’interaction hyperfine et l’anisotrope d’échange. De plus, nous déterminons la constante spin-orbite dans CdTe αso = 0.079. Ensuite, nous présentons le développement d’une expérience pompe-sonde étendue permettant de mesurer les temps de relaxation de spin à l’échelle microseconde. Nous discutons brièvement des premiers résultats expérimentaux pour le temps de relaxation de spin longitudinal d'électrons liés aux donneurs immergés dans un PQ de CdTe avec différentes concentrations de dopage. Enfin, nous étudions l'évolution en température de la relaxation de spin de 10 à 80 K. On explique le comportement expérimental en invoquant l'échange de spin entre les électrons localisés et le spin d'électrons promus en états de conduction. Le spin des électrons localisés subit l’effet des interactions hyperfine et anisotrope, le mécanisme de D’yakonov-Perel’ régit la relaxation de spin des électrons de conduction.
Ce travail présente une étude de l'influence de la concentration de dopage, de la température et du champ magnétique longitudinal sur le temps de relaxation de spin des électrons liés aux donneurs immergés au milieu d'un puits quantique (PQ) de CdTe. En insérant les donneurs dans un PQ, les règles de sélection optique de la lumière polarisée circulairement sont purifiées, ce qui permet un meilleur degré d'orientation optique des spins des électrons que dans les cristaux 3D. En utilisant une technique de rotation Faraday photo-induite, nous mesurons d’abord le temps de relaxation de spin des électrons liés aux donneurs pour différentes concentrations de dopage à basse température dans le régime isolant. Ensuite, pour évaluer les mécanismes de relaxation de spin dans notre système, nous calculons l'énergie d'échange d'une paire d'électrons liés aux donneurs immergés au milieu d'un PQ infini, pour toute distance inter-donneur et différentes épaisseurs. En utilisant ce calcul, nous expliquons le comportement expérimental comme une interaction de deux mécanismes : l’interaction hyperfine et l’anisotrope d’échange. De plus, nous déterminons la constante spin-orbite dans CdTe αso = 0.079. Ensuite, nous présentons le développement d’une expérience pompe-sonde étendue permettant de mesurer les temps de relaxation de spin à l’échelle microseconde. Nous discutons brièvement des premiers résultats expérimentaux pour le temps de relaxation de spin longitudinal d'électrons liés aux donneurs immergés dans un PQ de CdTe avec différentes concentrations de dopage. Enfin, nous étudions l'évolution en température de la relaxation de spin de 10 à 80 K. On explique le comportement expérimental en invoquant l'échange de spin entre les électrons localisés et le spin d'électrons promus en états de conduction. Le spin des électrons localisés subit l’effet des interactions hyperfine et anisotrope, le mécanisme de D’yakonov-Perel’ régit la relaxation de spin des électrons de conduction.
Nous avons etudie les mecanismes responsables de la perte de coherence dans des heterostructures de semiconducteurs iii-v par une technique lineaire de correlation interferometrique de la diffusion rayleigh resonante. Cette technique repose sur l'excitation d'un echantillon par une paire d'impulsions femtosecondes, coherentes, de meme intensite et decalees dans le temps. Les interferences entre les polarisations creees dans l'echantillon par la paire d'impulsions produisent des interferences sur l'emission resonante du systeme. Leur contraste decroit avec le retard entre les impulsions sur une echelle de temps donnee par le temps de relaxation de coherence ou temps de dephasage t 2, de l'ordre de quelques picosecondes dans les heterostructures de semiconducteurs. Nous nous sommes d'abord interesses a des puits quantiques gaas/al xga 1 - xas peu profonds ou la concentration en aluminium dans l'alliage de barriere varie de 18 a 1,5%. Dans ces puits quantiques, les excitons sont dans un regime de confinement faible intermediaire entre les puits profonds (2d) et le materiau massif (3d). Grace a des experiences realisees pour differentes temperatures de l'echantillon, nous avons etudie l'influence de la transition 2d-3d sur les mecanismes de dephasage par phonons. Pour les phonons acoustiques, nous mettons en evidence une transition molle alors que pour les phonons optiques, nous observons une resonance de couplage pour le puits x=3,3% ou les excitons du puits et de la barriere sont distants d'un phonon optique. Nous avons par ailleurs etudie une microcavite de semiconducteurs en couplage fort. Dans cette heterostructure, les etats propres ne sont plus des excitons mais des etats mixtes exciton-photon, les polaritons de cavite. Dans ce systeme, la relaxation de coherence est gouvernee par des mecanismes de dephasage de types tres differents pour les composantes exciton et photon, respectivement. Tout d'abord, par des etudes a basse temperature en fonction du desaccord en energie entre les modes exciton et photon, nous mettons en evidence les specificites de la relaxation de coherence des polaritons de cavite. Nous avons developpe un calcul de la diffusion rayleigh resonante d'une microcavite a partir d'un modele semi-classique de dispersion lineaire et nous obtenons un excellent accord theorie/experience. Par ailleurs, par des etudes en fonction de la temperature, nous avons examine le dephasage des polaritons assiste par phonons acoustiques. Nous mettons en evidence les limites d'un modele semi-classique pour decrire la relaxation de coherence en fonction de la temperature et nous reproduisons nos donnees experimentales a l'aide d'un modele quantique de polaritons.
Les boîtes quantiques semiconductrices de type InAs/GaAs ont des proprié- tés électroniques et optiques qui les rapprochent de l'atome unique. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui s'intéresse à différents aspects de l'interaction lumière-matière dans ce type de système. Nous avons d'abord étudié le système couplé constitué du spin de l'électron et des spins nucléaires dans une boîte quantique unique, sous excitation non résonante. Pour ces expériences, nous avons utilisé des techniques de photoluminescence stationnaire résolues en polarisation : nous présentons des mesures complètes d'excitation de la photoluminescence, dans différentes conditions expérimentales. L'état de charge des boîtes quantiques fluctuant dans le temps d'une part et le couplage entre les spins nucléaires et le spin de l'électron via l'interaction hyperfine d'autre part sont à la base d'un effet original : il est possible de modifier optiquement les états propres de l'exciton neutre en l'absence de champ magnétique externe. Nos résultats expérimentaux sont confirmés par une spectroscopie de plus haute résolution, qui utilise un interféromètre de Fabry-Pérot placé en amont de la chaîne de détection. Nous présentons ensuite des expériences réalisées en régime cohérent, c'est-à-dire dans un temps plus court que le temps de déphasage du système, dans des échantillons à charge ajustable. Nous avons excité la boîte quantique à résonance (sur son état fondamental) avec des impulsions courtes (durée env. 1ps) limitées par la transformée de Fourier). En s'appuyant sur un schéma de détection original, nous détectons le signal de luminescence sur un état spectateur situé à quelques meV de la transition excitée. Ceci nous a permis de mettre en évidence les oscillations de Rabi de l'exciton dans une boîte quantique unique. Ensuite, en utilisant des impulsions à dérive de fréquence, nous montrons qu'il est possible de générer une population d'exciton de façon à la fois fidèle et robuste, en réalisant un passage adiabatique rapide. Ce résultat expérimental est une première étape en vue de l'implémentation puis de la manipulation d'un Q-bit dans une boîte quantique unique
Les boîtes quantiques semiconductrices de type InAs/GaAs ont des proprié- tés électroniques et optiques qui les rapprochent de l'atome unique. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui s'intéresse à différents aspects de l'interaction lumière-matière dans ce type de système. Nous avons d'abord étudié le système couplé constitué du spin de l'électron et des spins nucléaires dans une boîte quantique unique, sous excitation non résonante. Pour ces expériences, nous avons utilisé des techniques de photoluminescence stationnaire résolues en polarisation : nous présentons des mesures complètes d'excitation de la photoluminescence, dans différentes conditions expérimentales. L'état de charge des boîtes quantiques fluctuant dans le temps d'une part et le couplage entre les spins nucléaires et le spin de l'électron via l'interaction hyperfine d'autre part sont à la base d'un effet original : il est possible de modifier optiquement les états propres de l'exciton neutre en l'absence de champ magnétique externe. Nos résultats expérimentaux sont confirmés par une spectroscopie de plus haute résolution, qui utilise un interféromètre de Fabry-Pérot placé en amont de la chaîne de détection. Nous présentons ensuite des expériences réalisées en régime cohérent, c'est-à-dire dans un temps plus court que le temps de déphasage du système, dans des échantillons à charge ajustable. Nous avons excité la boîte quantique à résonance (sur son état fondamental) avec des impulsions courtes (durée env. 1ps) limitées par la transformée de Fourier). En s'appuyant sur un schéma de détection original, nous détectons le signal de luminescence sur un état spectateur situé à quelques meV de la transition excitée. Ceci nous a permis de mettre en évidence les oscillations de Rabi de l'exciton dans une boîte quantique unique. Ensuite, en utilisant des impulsions à dérive de fréquence, nous montrons qu'il est possible de générer une population d'exciton de façon à la fois fidèle et robuste, en réalisant un passage adiabatique rapide. Ce résultat expérimental est une première étape en vue de l'implémentation puis de la manipulation d'un Q-bit dans une boîte quantique unique
Dans ce mémoire nous présentons plusieurs études expérimentales des propriétés magnétiques d’un condensat de Bose-Einstein de Chrome chargé dans un réseau 3D, en nous focalisant sur les effets associés aux interactions dipolaires. Nous montrons que dans un réseau 3D, la relaxation dipolaire est un processus résonant du fait de la réduction de la densité d’états orbitaux accessibles. Les résonances sont observées à des champs magnétiques Bres tels que l’énergie Zeeman relâchée soit égale à l’énergie nécessaire à exciter les atomes dans une bande d’énergie supérieure du réseau. Nous pouvons inhiber ce processus en appliquant un champ différent de Bres. L’analyse des résonances a permis de sonder la structure de bande 3D du réseau, ainsi que la mise en évidence de l’effet des interactions entre atomes. Nous avons étudié la dynamique d’échange de spin dans un réseau 3D. Nous présentons en particulier la première observation d’échange de spin entre atomes localisés dans des sites séparés. Ces études permettent une exploration nouvelle du magnétisme en réseau. En variant la profondeur du réseau, nous étudions ces effets dans le régime superfluide, bien décrit par une théorie de champ moyen, et dans le régime fortement corrélé, dont la description théorique est difficile. Enfin, nous étudions l’évolution de deux spins géants interagissant par interaction dipolaire. Le condensat initialement divisé en deux, les atomes des deux nuages sont préparés dans des états de spin opposés formant ainsi deux spins géants ±3xN. Nous montrons que toute dynamique de spin est énergétiquement inhibée pour de grands spins ce qui est bien reproduit par une théorie classique.
Dans ce mémoire nous présentons plusieurs études expérimentales des propriétés magnétiques d’un condensat de Bose-Einstein de Chrome chargé dans un réseau 3D, en nous focalisant sur les effets associés aux interactions dipolaires. Nous montrons que dans un réseau 3D, la relaxation dipolaire est un processus résonant du fait de la réduction de la densité d’états orbitaux accessibles. Les résonances sont observées à des champs magnétiques Bres tels que l’énergie Zeeman relâchée soit égale à l’énergie nécessaire à exciter les atomes dans une bande d’énergie supérieure du réseau. Nous pouvons inhiber ce processus en appliquant un champ différent de Bres. L’analyse des résonances a permis de sonder la structure de bande 3D du réseau, ainsi que la mise en évidence de l’effet des interactions entre atomes. Nous avons étudié la dynamique d’échange de spin dans un réseau 3D. Nous présentons en particulier la première observation d’échange de spin entre atomes localisés dans des sites séparés. Ces études permettent une exploration nouvelle du magnétisme en réseau. En variant la profondeur du réseau, nous étudions ces effets dans le régime superfluide, bien décrit par une théorie de champ moyen, et dans le régime fortement corrélé, dont la description théorique est difficile. Enfin, nous étudions l’évolution de deux spins géants interagissant par interaction dipolaire. Le condensat initialement divisé en deux, les atomes des deux nuages sont préparés dans des états de spin opposés formant ainsi deux spins géants ±3xN. Nous montrons que toute dynamique de spin est énergétiquement inhibée pour de grands spins ce qui est bien reproduit par une théorie classique.