PRÉSENTATION DE L'Équipe Optoélectronique quantique
L’équipe « Optoélectronique quantique » se concentre sur l’étude des propriétés électroniques et optiques des matériaux et des nanostructures semi-conductrices, en mettant l’accent sur la physique du spin des états électroniques. Ses recherches couvrent un large éventail d’activités, allant de la recherche fondamentale aux applications pratiques et à la valorisation, avec un engagement fort dans la formation à travers la recherche et l’enseignement. L’équipe développe des outils d’investigation spectroscopiques innovants, souvent combinant résolution spatiale et temporelle. Ces outils permettent d’analyser des nano-objets ou des matériaux semi-conducteurs, fabriqués par exfoliation mécanique (et transfert) au sein de l’équipe sur la plate-forme Exfolab, par épitaxie à jets moléculaires en collaboration avec des partenaires français et internationaux, et par synthèse chimique (LPCNO…).
L’activité de recherche fondamentale s’inscrit dans les thématiques générales de la physique des matériaux bi-dimensionnels (semiconducteurs 2D à base de dichalcogénures de métaux de transition TMDs), la physique du spin et l’électronique de spin dans les semiconducteurs, et les technologies quantiques, qui font l’objet d’une forte compétition internationale. Le cœur de l’activité de l’équipe repose sur l’étude des propriétés optiques et excitoniques des TMDs et des hétérostructures de van der Waals associés, domaine pour lesquels elle est reconnue sur le plan international depuis 2011/2012, avec des travaux pionniers sur les propriétés originales de spin/vallée et des excitons dans ces matériaux, et sur l’encapsulation des TMDs par hBN afin d’obtenir des résultats records en termes de qualité optique (largeur de raie) des échantillons fabriqués. L’expertise de l’équipe est également valorisée par des recherches plus appliquées, en collaboration avec des partenaires publics ou industriels, dans des domaines tels que les télécommunications optiques, les tests de composants pour le spatial et les nanomatériaux pour la photocatalyse et le photovoltaïque.
Les différentes activités se déclinent en 4 axes :
– Propriétés optiques excitoniques des hétérostructures de van der Waals à base de matériaux 2D : Dichalcogénures de métaux de transition TMDs (MoS2, WSe2…), hBN…).
Propriétés optiques et de spin/vallées des excitons neutres, étude des espèces excitoniques chargées (trions, excitons multi-chargés…), Interaction lumière-exciton (Electrodynamique quantique), Propriétés excitoniques des bi-couches, Imagerie du transport excitonique, Ferroélectricité…
– Physique du spin dans les semiconducteurs : TMDs, Silicium, (Ga,In)(As,N,Bi), SpinLEDs, …
– Physique pour les technologies quantiques : Excitons de Rydberg dans Cu2O, Défauts dans hBN (lacunes de Bore) et TMDs, production de Photons intriqués à partir de matériaux 2D,..
– Physique pour les dispositifs : Composants pour les télécommunications, Test de composants sous irradiation laser, Photovoltaïque, Photocatalyse…
