Optoélectronique Quantique

Thématiques de recherche

Nos activités s’inscrivent dans le cadre des efforts de recherche sur l’électronique de spin et les technologies quantiques qui sont l’objet d’une forte compétition internationale.

Nos activités sur les propriétés excitoniques et optiques de matériaux bidimensionnels à base de dichalcogènures de métaux de transition ont fortement augmenté. Nous avons récemment fait des avancées importante notamment sur la mesure de l’énergie de liaison de l’exciton, sa structure fine (états brillants et noirs), les caractéristiques des états excités, les effets d’écrantage diélectrique, les dynamiques de recombinaison radiative, les effets Auger, les mécanismes de relaxation de spin/vallée…

Outre les mesures de spectroscopie optique stationnaire ou résolue en temps qui sont la spécialité de l’équipe, la nouveauté ici a été le développement de bancs de fabrication d’échantillons et la fabrication de dispositifs. Ces efforts ont permis d’obtenir des échantillons de très grande qualité et d’avoir un processus très rapide entre les idées physique, la fabrication et la mesure.

Nous poursuivons également nos études poussées sur les propriétés de spin dans plusieurs directions : (a) l’injection ou la détection électrique de spin dans des structures hybrides ferromagnétique/semiconducteur III-V (Spin-LED ou Spin-photocourant) avec les premiers dispositifs fonctionnant sans champ magnétique extérieur ; (b) les effets de recombinaison dépendante de spin dans des matériaux du type GaAsN ou GaAs implanté Gallium, notamment avec la mise en évidence d’oscillations très originales de spin cohérente électron-noyau ; (c) l’ingénierie spin-orbite et ses conséquences sur la dynamique de spin dans des structures GaAsBi/GaAs ; (d) le pompage optique orienté et la dynamique de spin dans des semiconducteurs IV : Ge ou GeSn sur silicium.

En parallèle, l’expertise acquise dans l’équipe est valorisée dans des recherches plus appliquées, en collaboration avec des partenaires publics ou industriels. Ces contrats de recherche concernent en particulier : les télécommunications optiques (ingénierie de structure de bande pour des amplificateurs semi-conducteurs avec Nokia Bell Labs, III-V Lab et APEX Technologies) ; les composants électroniques pour le spatial (étude des effets d’irradiation via le développement de bancs d’irradiation laser ultra-rapide avec la PME TRAD) ; les nanomatériaux pour le photovoltaïque et la photocatalyse ( Cu2ZnSnS4 et WSe2 avec le CIRIMAT à Toulouse).