Exploration des matériaux nanostructurés
Le confinement quantique des électrons, des trous et des excitons, dans les trois dimensions de l'espace et dans des microcristaux semi-conducteurs, aboutit à des points quantiques susceptibles d'améliorer notablement les appareils d'optoélectronique. En effet, les états électroniques des points quantiques sont totalement quantifiés, ce qui devrait se traduire par une réduction remarquable des courants de seuil et de l'effet de la température sur les lasers à semi-conducteurs. Les travaux de recherche effectués dans le cadre du projet NANOMAT visaient à améliorer les propriétés optiques de points quantiques auto-assemblés d'arséniure d'indium (InAs), en s'appuyant sur l'interaction exciton-phonon. Les points quantiques auto-assemblés se caractérisent par une taille uniforme, des densités numériques élevées et, plus important encore, un rendement émissif élevé, sans cesse amélioré pour atteindre les performances laser prévues. De nombreuses mesures de photoluminescence et de spectroscopie Raman effectuées sur des points quantiques auto-assemblés ont été menées dans les laboratoires de l'université d'Anvers. Elles ont révélé une probabilité étonnamment élevée de transitions optiques facilitées par l'interaction de phonons. En outre, l'approximation adiabatique généralement employée ne permettait pas de modéliser l'élévation de l'intensité au niveau des bandes latérales phononiques, notamment lors de la réduction de taille des points quantiques. La clef de l'interprétation des résultats expérimentaux et de leur utilisation dans la conception d'un laser, résidait dans des effets non-adiabatiques, conduisant à un mélange d'états d'excitons et de phonons. L'introduction de la théorie des transitions optiques assistées par phonons a conduit à une description adéquate du spectre optique des points quantiques semi-conducteurs. Les partenaires du projet NANOMAT ont orienté leurs efforts vers le soutien théorique de la conception de diodes laser plus perfectionnées et plus fiables, destinées aux télécommunications dans un futur proche.
