THz spinduliuotės generavimas iš puslaidininkių paviršiaus turi didelį potencialą puslaidininkių fizikinėms savybėms tirti. Šis darbas skiriamas puslaidininkių tyrimams generuojant THz impulsus iš jų paviršių, apšviestų femtosekundiniais lazerio impulsais. THz spinduliuotė iš puslaidininkių paviršių gali būti generuojama dėl visos eilės fizikinių mechanizmų: paviršinio lauko ekranavimo, foto-Demberio efekto, optinio lyginimo, elektriniu lauku indukuoto optinio lyginimo, plazminių svyravimų, koherentinių fononų ir plazmonų. Tiriant THz spinduliuotės generacijos mechanizmus galima išmatuoti daug svarbių puslaidininkių parametrų, tokių kaip lūžio rodiklis, judris, krūvininkų gyvavimo trukmė, aukštesniųjų laidumo slėnių padėtys. Darbo metu tirti THz spinduliuotės generacijos puslaidininkio paviršiuje mechanizmai keičiant žadinimo sąlygas: aplinkos temperatūrą, magnetinį lauką, žadinančio lazerio bangos ilgį ir intensyvumą, bei impulso trukmę. Ištyrus visą eilę įvairių puslaidininkių nustatyta, kad geriausias THz spinduliuotės emiteris žadinant 800 nm bangos ilgio spinduliuote yra p-InAs. Pirmą kartą THz žadinimo spektroskopijos metodu tiesiogiai išmatuoti tarpslėniniai atstumai InxGa1-xAs , InAs ir InSb bandiniuose. / Generation of terahertz radiation from semiconductor surfaces has great potential for investigation of physical properties of semiconductors. This work focuses on the semiconductor research when generating terahertz pulses from a variety of semiconductor surfaces. THz radiation from semiconductor surfaces can be generated on a whole range of physical mechanisms: the surface field screening, photo-Dember effect, the optical rectification, electric field induced optical rectification, plasma oscillations, coherent phonons and plasmons. A number of important semiconductor parameters such as refractive index, mobility, carrier relaxation time and higher conductivity valley positions can be measured using THz generation from semiconductor surface technique. In this work THz radiation generation mechanisms were investigated when changing excitation conditions: ambient temperature, magnetic field, laser wavelength and intensity, pulse duration. After tests with variety different semiconductors it was found that p-InAs is the best surface emitter when excitation laser wavelength is 800 nm. Using THz excitation spectroscopy the intervalley distances were measured directly, for the first time, in two InxGa1-xAs, InAs and InSb samples.

Generation of terahertz radiation from semiconductor surfaces has great potential for investigation of physical properties of semiconductors. This work focuses on the semiconductor research when generating terahertz pulses from a variety of semiconductor surfaces. THz radiation from semiconductor surfaces can be generated on a whole range of physical mechanisms: the surface field screening, photo-Dember effect, the optical rectification, electric field induced optical rectification, plasma oscillations, coherent phonons and plasmons. A number of important semiconductor parameters such as refractive index, mobility, carrier relaxation time and higher conductivity valley positions can be measured using THz generation from semiconductor surface technique. In this work THz radiation generation mechanisms were investigated when changing excitation conditions: ambient temperature, magnetic field, laser wavelength and intensity, pulse duration. After tests with variety different semiconductors it was found that p-InAs is the best surface emitter when excitation laser wavelength is 800 nm. Using THz excitation spectroscopy the intervalley distances were measured directly, for the first time, in two InxGa1-xAs, InAs and InSb samples. / THz spinduliuotės generavimas iš puslaidininkių paviršiaus turi didelį potencialą puslaidininkių fizikinėms savybėms tirti. Šis darbas skiriamas puslaidininkių tyrimams generuojant THz impulsus iš jų paviršių, apšviestų femtosekundiniais lazerio impulsais. THz spinduliuotė iš puslaidininkių paviršių gali būti generuojama dėl visos eilės fizikinių mechanizmų: paviršinio lauko ekranavimo, foto-Demberio efekto, optinio lyginimo, elektriniu lauku indukuoto optinio lyginimo, plazminių svyravimų, koherentinių fononų ir plazmonų. Tiriant THz spinduliuotės generacijos mechanizmus galima išmatuoti daug svarbių puslaidininkių parametrų, tokių kaip lūžio rodiklis, judris, krūvininkų gyvavimo trukmė, aukštesniųjų laidumo slėnių padėtys. Darbo metu tirti THz spinduliuotės generacijos puslaidininkio paviršiuje mechanizmai keičiant žadinimo sąlygas: aplinkos temperatūrą, magnetinį lauką, žadinančio lazerio bangos ilgį ir intensyvumą, bei impulso trukmę. Ištyrus visą eilę įvairių puslaidininkių nustatyta, kad geriausias THz spinduliuotės emiteris žadinant 800 nm bangos ilgio spinduliuote yra p-InAs. Pirmą kartą THz žadinimo spektroskopijos metodu tiesiogiai išmatuoti tarpslėniniai atstumai InxGa1-xAs , InAs ir InSb bandiniuose.

À la frontière entre l'optoélectronique et la conception des systèmes optiques, les matrices de détecteurs possèdent aujourd'hui une forme plane, liée aux technologies standard de la microélectronique. Or, la courbure sphérique de la surface de détection permettrait un gain substantiel sur les systèmes optiques en termes de volume, de masse et finalement de coût. Cette solution est par ailleurs largement répandue dans le monde vivant (œil camérulaire humain, yeux composés des mouches, etc).Des travaux de thèse précédents ont mis en évidence l'intérêt de la rétine courbe bio-inspirée en réalisant une matrice de microbolomètres infrarouge hémisphérique.Pendant la thèse, le procédé de courbure de composants en silicium (e.g. les bolomètres) a été optimisé et stabilisé à l'aide d'un plan d'expérience et d'une simulation par éléments finis incluant l'anisotropie du silicium. Des formes sphériques convexe et concave sans défauts (pliures et méplat) ont été démontrées sur des puces carrées et rectangulaires en tirant profit de leur flexibilité aux faibles épaisseurs.D'autre part, un nouveau procédé de courbure pour les composants hybrides (flip-chip) a permis la réalisation de plusieurs matrices fonctionnelles de détecteurs quantiques en CdHgTe courbes. Des formes sphériques concaves, convexes et cylindriques concaves à des rayons compris entre 550 et 100 mm ont été obtenues avec succès malgré la fragilité mécanique du CdHgTe.Des mesures optoélectroniques nécessitant de multiples adaptations pour ces nouveaux composants courbes ont démontré leur bonne opérabilité (>97 %) en termes de courant photonique, réponse, bruit et courant d'obscurité. Une simulation par éléments finis de la mise en forme, intégrant l'anisotropie du CdHgTe, a permis de mettre en relation les contraintes et déformations avec les propriétés optoélectroniques de ce semi-conducteur II-VI. La localisation et l'émergence de lignes de glissement ainsi que l'identification des dislocations mises en jeu sont notamment discutées.Le premier prototype de caméra compacte infrarouge à détecteurs courbes a été réalisé et confirme le bon fonctionnement du composant et son potentiel. / At the optoelectronics and optical systems conception boundary, focal plane arrays have a planar shape because of microelectronics technologies. Yet spherical focal plane arrays would simplify optical systems conception and reduce volume, weight and total cost. This shape is widespread in Nature - human concave eye, arthropods convex compound eyes, etc.The advantages of the bio-inspired curved retina have been established in previous works, where a spherical infrared microbolometers array was manufactured.During this thesis, the silicium-based devices curving proccess (e.g. bolometers) has been optimised thanks to a design of experiments and a finite element simulation including silicium anisotropy. Convex and concave shapes without defects (folds and flat part) have been demonstrated with square and rectangular chips due to their flexibility at small thicknesses.Then, a new and different curving proccess for hybrid devices (flip-chip) was developed. Several curved CdHgTe focal plane arrays were obtained and fully fonctionnal. Concave and convex spherical shapes as well as concave cylindrical shapes have been successfully achieved despite a high CdHgTe fragility.Optoelectronic measurements such as photonic current, responsivity, noise and dark current were performed with some adaptation for curved devices. High operabilities have been demonstrated (> 97 %). In addition a finite element simulation of the proccess has been conducted with the CdHgTe anisotropy. Direct relations between induced stress and strain, and optoelectronic properties, have been proved in this II-VI semiconductor. Location and surfacing of slip lines as well as dislocations identification are discussed.Finally, a compact infrared camera prototype with a curved CdHgTe focal plane array has been manufactured for the first time. It confirms that the device is fully fonctionnal and has a great potential for high value applications.

Le tellurure de mercure et de cadmium (HgCdTe ou MCT) est un matériau reconnu pour la physique de la matière condensée, dont l'histoire, datant aujourd'hui de plus de cinquante ans, constitue un excellent exemple des progrès remarquables réalisés dans la recherche sur les semi-conducteurs et les semi-métaux. Notre travail est principalement motivé par l’intérêt fondamental que suscitent ces systèmes, mais notre recherche peut également avoir un impact pratique (indirect) sur la médecine, la surveillance ou la détection de l’environnement ainsi que sur les systèmes de sécurité. Cela peut aider à améliorer les performances des photodétecteurs dans la limite des grandes longueurs d'onde ou à faciliter la fabrication de dispositifs émettant de la lumière.La présente thèse de doctorat vise principalement à combler certaines des lacunes de notre compréhension de la structure de bande électronique des hétérostructures 2D et quasi-2D basées sur les matériaux HgTe/HgCdTe et InAs/InSb, qui peuvent être transformés en phase topologiquement isolante à l'aide des paramètres de croissance. Pour explorer leurs propriétés, la technique expérimentale de base, la magnéto-spectroscopie infrarouge et THz fonctionnant dans un large éventail de champs magnétiques, est combinée à des mesures complémentaires de magnéto-transport. Cette combinaison de méthodes expérimentales nous permet d’obtenir de précieuses informations sur les états électroniques non seulement à l’énergie de Fermi, mais également dans son voisinage relativement large. Diverses hétérostructures ont été étudiées avec des caractéristiques globales et/ou spécifiques déterminées principalement par les paramètres de croissance.La réponse magnéto-optique observée, due aux excitations intra-bande (résonance cyclotron) et interbandes (entre les niveaux de Landau) peut être interprétée dans le contexte d'études antérieures sur des échantillons 3D, des puits quantiques et des super-réseaux, mais également en rapport aux attentes théoriques. Ici, nous visons à obtenir une explication quantitative des données expérimentales recueillies, mais également à développer un modèle théorique fiable. Ce dernier comprend le réglage précis des paramètres de structure de bande présents dans le modèle établi de Kane, mais surtout, l'identification de termes supplémentaires pertinents (d'ordre élevé) nécessaires pour parvenir à un accord quantitatif avec nos expériences. On peut s’attendre à ce que les corrections dues à ces termes supplémentaires affectent davantage les sous-bandes de valence, généralement caractérisées par des masses effectives relativement importantes et, par conséquent, par une grande densité d’états ou, lorsque le champ magnétique est appliqué, par un espacement assez étroit (et mélange important) des niveaux de Landau. / Mercury cadmium telluride (HgCdTe or MCT) is a time-honored material for condensed matter physics, whose history  nowadays more than fifty years long  may serve as an excellent example of remarkable progress made in research on semiconductors and semimetals. The ternary compound HgCdTe implies two important aspects, which largely contributed to its undoubted success in solid-states physics.The present PhD thesis primarily aims at filling some of existing gaps in our understanding of the electronic band structure in 2D and quasi-2D heterostructures based on HgTe/HgCdTe and InAs/InSb materials, which both may be tuned into topologically insulating phase using particular structural parameter. To explore their properties, the primal experimental technique, infrared and THz magneto-spectroscopy operating in a broad of magnetic fields, is combined with complementary magneto-transport measurements. This combination of experimental methods allows us to get valuable insights into electronic states not only at the Fermi energy, but also in relatively broad vicinity.The observed magneto-optical response - due to intraband (cyclotron resonance) and interband inter-Landau level excitations - may be interpreted in the context of previous studies performed on bulk samples , quantum wells and superlattices, but also compared with theoretical expectations. Here we aim at achieving the quantitative explanation of the collected experimental data, but also further developing a reliable theoretical model. The latter includes the fine-tuning of the band structure parameters present in the established Kane model, but even more importantly, identifying additional relevant (high-order) terms and finding their particular strengths, needed to achieve quantitative agreement with our experiments. One may expect that corrections due to these additional terms will more affect the valence subbands, which are in general characterized by relatively large effective masses. Consequently, valence subbands have larger density of states compared to conduction band or, when the magnetic field is applied, rather narrow spacing (and possibly large mixing) of Landau levels.

Dans le but d'atteindre une température de fonctionnement élevée tout en conservant de fortes exigences sur les performances des photodétecteurs infrarouges, la pression sur la qualité du matériau HgCdTe augmente de plus en plus. En particulier, une attention spéciale est maintenant portée aux contraintes et à leur relaxation des photodiodes HgCdTe. Bien que de récentes études se soient concentrées sur la déformation induite par un désaccord paramétrique sur des surfaces de la taille d'un plaque, aucune étude expérimentale n'a été capable de résoudre la déformation au niveau micrométrique.La limite de résolution spatiale millimétrique typique de la diffraction standard peut être dépassée en utilisant un faisceau synchrotron de rayons X focalisés. En effet, en effectuant des mesures de microdiffraction Laue, nous pouvons cartographier, avec une résolution submicronique, à la fois la contrainte déviatorique locale et l'orientation de la maille. Cette thèse se concentre sur l'analyse de tranchées gravées à l'intérieur des couches de HgCdTe avec des variations sur les étapes de passivation et de recuit. Nous sommes en mesure d'étudier une cartographie précise autour de la gravure et d'apprécier les effets locaux des étapes de traitement. La cartographie de déplacement des pics de diffraction montre la courbure des plans cristallins autour des tranchées gravées, avec une forte dépendance aux étapes technologiques.Ensuite, nous nous concentrons sur la position relative de tous les pics, qui sont mesurés simultanément. En supposant une contrainte bi-axiale entre la couche et le substrat, la pente du déplacement relatif du pic en fonction de leur position fournit directement la valeur de contrainte subie par le matériau. Ainsi, nous mesurons la déformation à travers l'ensemble de l'échantillon avec une précision de 3.10-5 et la cartographions avec une précision de position submicronique.Enfin, nous montrons comment l'utilisation d'un système de flexion 3 points conduit à la détermination expérimentale du seuil de plasticité dans les structures épitaxiées HgCdTe / CdZnTe ainsi qu'à la distribution spatiale de la contrainte appliquée. La dynamique du régime élastique au régime plastique et le comportement de la couche une fois que le seuil plastique est atteint sont étudiés. De plus, l'étape de gravure crée des bords abrupts à l'intérieur de la couche, conduisant à une modification du champ de contrainte en la concentrant sur les angles de la tranchée. / Within the general goal of reaching high operating temperature while maintaining strong requirements on infrared photodetector performances, the pressure on HgCdTe material quality is increasingly growing. In particular, careful attention is now being paid to stress and stress relaxation within HgCdTe photodiodes. While recent studies have focused on the lattice mismatch induced strain over areas in the order of the wafer, no experimental investigation has been able to resolve the strain at the micrometer level.The typical millimetric spatial resolution limit of standard diffraction can be overtaken using a focused synchrotron X-ray white beam. Indeed, by performing Laue microdiffraction measurements, we can map with a sub-micrometer resolution both the local deviatoric strain and lattice orientation. This thesis focuses on the analysis of etched trenches inside HgCdTe layers with variations on passivation and annealing steps. We are able to investigate a precise mapping around the etching and appreciate the local effects of the processing steps. Diffraction peak displacement mapping evidences bending of the crystal planes around etched trenches, with strong dependence upon the processing steps.Then, we focus on the relative position of all the peaks which are measured simultaneously. Assuming a bi-axial strain between layer and substrate, the slope of the peak relative displacement as a function of their position directly provides the strain value undergone by the material. Thus, we measure the strain through the entire sample with a precision of 3.10-5 and map it with a sub-micronic position precision.Finally, we show how the use of a three point calibrated bending set-up leads to the experimental determination of the plasticity threshold in HgCdTe/CdZnTe epitaxial structures together with the spatial distribution of the applied strain. The dynamics from elastic to plastic regime and the layer behavior once the plastic threshold is reached are investigated. Furthermore, the etching step creates abrupt edges inside the layer, leading to a modification of the strain field by concentrating it on the angles of the trench.

Ce travail de thèse aborde l’ensemble de la problématique du dopage de type p de CdHgTe par implantation ioniqued’arsenic, de l’incorporation jusqu’à l’activation en passant par la diffusion. Pour chaque point considéré, plusieurstechniques de caractérisation ont été mises en oeuvre avec comme objectif la compréhension des mécanismes dedopage.Les dommages induits par le processus d’implantation ionique ont été étudiés d’un point de vue structural etélectrique, afin de déterminer leur influence sur les processus de diffusion et d’activation du dopant. Un effet derecuit sous irradiation a été mis en évidence lors de l’implantation ionique, avec une dose critique de saturationdes défauts estimée à 2.1014 at.cm-2. Un modèle simple a permis d’estimer le coefficient de diffusion de la partiemobile de l’arsenic et de montrer que le mercure joue un rôle majeur dans ce processus de diffusion. La limite desolubilité de l’arsenic dans CdHgTe a été déterminée pour les trois compositions d’alliage les plus utilisées dansles domaines d’applications infrarouges. Lorsque la concentration en arsenic dépasse cette limite, la formation denanocristaux riches en arsenic a été mise en évidence expérimentalement pour la première fois en combinant lamicroscopie électronique en transmission et la cartographie chimique à l’échelle nanométrique. La formation de cesnanocristaux permet d’expliquer pourquoi une partie de l’arsenic ne participe ni à la diffusion ni au dopage. Lanature chimique et cristallographique précise de ces nanocristaux reste encore à déterminer. La mesure du profil dedensité de porteurs a montré que les nanocristaux riches en arsenic ne sont pas actifs électriquement et que près de100 % de l’arsenic mobile lors du recuit d’activation présente un comportement accepteur. La formation du complexeaccepteur AsHg8 a été proposée afin d’expliquer les processus de diffusion et d’activation de l’arsenic dans CdHgTe.L’implantation des éléments azote, phosphore et antimoine a également été étudiée, et leurs comportements comparésà celui de l’arsenic. Pour les éléments azote et phosphore, un phénomène de piégeage, bloquant la diffusiondes dopants, a été mis en évidence et rend ces éléments inappropriés pour réaliser un dopage de bonne qualité.L’antimoine présente une diffusion beaucoup plus rapide que l’arsenic. De plus, l’activation en site accepteur deplus de 21 % de l’antimoine ayant diffusé lors du recuit d’activation a été démontrée. Même si le comportement del’antimoine est prometteur, parmi les éléments étudiés, l’arsenic présente les meilleures caractéristiques dans le cadred’une utilisation en tant que dopant de type p. Nos conditions de recuit permettent l’activation d’une grande partiede l’arsenic en site accepteur, tout en permettant de retrouver une bonne qualité cristalline dans la zone implantée. / This thesis addresses the incorporation of arsenic in HgCdTe but also its activation and the related diffusion duringhigh temperature annealing. For each item, a large panel of characterization tools was used in order to obtain abetter understanding of p-type doping of HgCdTe by arsenic implantation.Irradiation induced annealing during ion implantation has been demonstrated with a saturation fluence of about2.1014 at.cm-2. A simple model enabled us to evaluate the diffusion coefficient of arsenic and to evidence the majorrole of mercury in the diffusion process. The solubility limit of arsenic in the HgCdTe alloy was determined forthe three most common compositions used for infrared applications. For arsenic concentration over this limit, theformation of arsenic-rich nanocrystals was demonstrated by transmission electron microscopy coupled with nanoscalechemical mapping. This first experimental evidence of arsenic clustering explains why some of the arsenicdoes not participate in the diffusion process. However, the exact chemical and crystallographic nature of thesenanocrystals remains unknown. The measurement of the depth profile of carrier density allows us to demonstratethe electrical inactivity of arsenic-rich nanocrystals. On the other hand, almost 100 % of the mobile arsenic is foundto be activated as an acceptor. The formation of AsHg8 complexes was proposed to explain the activation and thediffusivity of arsenic in HgCdTe.Ion implantation of nitrogen, phosphorus and antimony was studied and its behavior compared to that of arsenic.For nitrogen and phosphorus, a trapping effect that blocks the dopant diffusion was observed. Therefore, a goodquality doping cannot be achieved under these conditions. Antimony exhibits a faster diffusion than arsenic and theactivation as an acceptor of more than 21 % of mobile antimony was demonstrated. Even if the antimony behaviorseems interesting, arsenic exhibits the most promising properties for HgCdTe doping among all studied elements.As well as restoring a good crystal quality, our annealing conditions allow the activation of most of arsenic as anacceptor.

La détection IR quantique met classiquement en jeu l'absorption de photons dans le matériau semi-conducteur II-VI CdHgTe. Cet alliage présente la particularité de permettre un ajustage du gap du semi-conducteur aux longueurs d'onde couvrant toute la gamme IR en jouant simplement sur la composition de l'alliage, ce qui en fait un matériau de choix. Cependant,les petits gaps en jeu ici imposent un refroidissement des plans focaux à des températures généralement cryogéniques (typiquement la centaine de Kelvins). Ce refroidissement représente naturellement une limite importante dans l'exploitation, l'encombrement et le coût de tels détecteurs.Un des grands défis à venir dans le domaine de la détection IR quantique est la détection à plus haute température. Une figure de mérite populaire pour examiner le fonctionnement de ces détecteurs est le courant d'obscurité qui reflète son bruit, dans le cas d'un détecteur limité par le bruit de courant (shot noise). Or, du fait des propriétés électriques du matériau semi-conducteur utilisé, ce courant d'obscurité augmente fortement avec le réchauffement du détecteur et rend son utilisation impossible à haute température. De plus, un autre phénomène apparaît également limiter le fonctionnement de nos photo-détecteurs : à hautes températures apparaît du bruit 1/f dont l'origine n'est pas parfaitement comprise aujourd'hui (matériau bulk ou interfaces, le débats reste ouvert…).Ce travail de thèse a pour objectif de comprendre les phénomènes physique régissant le bruit 1/f dans les photodiodes CdHgTe à travers la variation d'un bon nombre de paramètres physique et géométriques en vue de mettre en évidence la ou les corrélations de ce bruit avec ces variantes. / The IR sensor makes quantum conventionally involves the absorption of photons in the semiconductor CdHgTe II -VI material . This alloy has a feature to allow an adjustment of the gap of the semiconductor at wavelengths covering the whole IR range by simply varying the composition of the alloy, which makes it a material of choice . However, small gaps at stake here impose a focal cooling to cryogenic temperatures generally planes ( typically hundred Kelvins ) . This cooling naturally represents an important limitation in the operation , the size and cost of such detectors .One of the great challenges ahead in the field of quantum IR detection is the detection at higher temperatures . A figure of merit for popular review the operation of these sensors is the dark current , which reflects its sound , in the case of a noise-limited current ( shot noise) detector. However, because the electrical properties of the semiconductor material used , the dark current increases sharply with the heating of the detector and makes it impossible to use at high temperature . In addition, another phenomenon also appears to limit the functionality of our photo-detectors: high temperature appears on the 1 / f noise whose origin is not fully understood today ( or bulk material interfaces , the debate remains open ... ) .To understand the physical phenomena governing the 1 / f noise in HgCdTe photodiodes through the variation this thesis aims to lots of physical and geometrical parameters in order to highlight the correlations or noise with these variants .

The motivation of this thesis is to understand the physical properties of semiconductor quantum dots (QDs) and to get insight on the basic physics of charge separation in composites made from QDs with graphene oxide (GO)/organic semiconductors. The flexion phonon interactions is one of fundamental issues in solid state physics, which has a significant effect on both electrical and optical properties of solid state materials. This thesis investigates the physical properties of aqueous grown QDs through exciton-phonon coupling and non-radiative relaxation of excited carriers which have been carried out by temperature dependent photoluminescence spectroscopy. Several e orts have been made in order to understand the basic physics of photo induced charge separation in the hybrid systems made from QDs with graphene oxide and organic semiconductors. Investigations on the photoconductivity of the devices made from these hybrid composites have been carried out keeping the motive of its application in nanotechnology. This thesis work is presented in six chapters inclusive of summary and directions for future work. Chapter 1 discusses the background knowledge and information of the general properties of semiconductor nanostructures, QDs and their hybrid nanocomposites. Chapter 2 deals with the sample preparation and experimental techniques used in this thesis. Chapter 3 elaborates the exciton-phonon scattering and nonradiative relaxations of excited carriers in visible emitting cadmium telluride QDs with help of temperature and size dependent photoluminescence. Chapter 4 presents the investigations on time resolved photoluminescence dynamics and temperature dependent photoluminescence properties of near infrared (NIR) emitting mercury cadmium telluride (CdHgTe). Chapter 5 discusses the importance of NIR emitting silver sulphide (Ag2S) QDs and gives insight of nonradiative recombinations through defect/trap states. Chapter 6 investigates the excited state interactions between CdHgTe QDs and GO. Chapter 7 focuses on the understanding of basic physics of charge separation/transfer between poly (3hexylthiophene) and Ag2S QDs. Chapter 1: Semiconductor nanostructures have attracted significant scientific attention due to their fundamental physical properties and technological interests. Quasi zero dimensional nanocrystals or quantum dots (QDs) have shown unique optical and electrical properties compared to its bulk counterpart. These QDs show discrete energy levels due to the quantum confinement effect hence known as arti cial atoms. Large surface to volume ratio in these QDs is expected to play a crucial role in determing the photo-physical properties. Temperature dependent photoluminescence is a powerful tool for understanding the role of the large surface area on exciton recombination process in QDs. Inorganic QDs combined with different materials like graphene oxide or organic semiconductors forms an exciting class of synthetic materials which integrates the properties of organic and inorganic semiconductors. It is quite important to understand the basic physics of electronic interactions in these composites for its future application in many elds. Chapter 2: Synthesis of the inorganic QDs, graphene oxide, composites and fabrication of devices is an important and integral part of this thesis. Hydrothermal and three necked ask technique is adopted to get highly dispersible colloidal quantum dots in solvents. Synthesis of graphene oxide from graphite through oxidation and ultrasonication has been carried out to obtain homogenous dispersed graphene oxide in water. Structural properties have been studied by techniques like X ray diffraction, Raman spectroscopy, X ray photoelectron spectroscopy and high resolution transmission electron microscopy. Morphological properties are studied by atomic force microscopy and transmission electron microscopy. Optical properties are investigated by absorption spectroscopy, steady state and time resolved photoluminescence spectroscopy. Photoconductivity characteristics are analyzed to understand the basics of enhanced current in the various devices made from QDs composites. Chapter 3:Investigations on exciton phonon coupling and nonradiative relaxations in various sizes of visible light emitting cadmium telluride (CdTe) QDs size have been presented. Due to the large surface area, QDs are prone to have defect/trap states which can affect the exciton relaxation. Hence, understanding the role of such defect/trap states on photoluminescence is very essential for achieving the optimum optical properties. Temperature dependent (15 300 K) photoluminescence has been used to understand nonradiative relaxation of excited carriers. Thermally activated processes and multiple phonons scattering is thoroughly investigated to understand the quenching of photoluminescence with temperature. The strength of exciton-phonon coupling is investigated which determines the variation in energy bandgap of QDs with temperature. Role of exciton phonon scattering is also discussed to understand the basic physics of photoluminescence line width broadening in QDs. Chapter 4 and 5: This part of thesis focuses on the size and temperature pho-toluminescence properties of near infra red emitting ternary alloyed CdHgTe and Ag2S QDs. Near infrared emitting semiconductor quantum dots (QDs) have attracted significant scientific and technological interests due to their potential applications in the fields of photosensor, solar energy harvesting cells, telecommunication and biological tissue imaging etc. Structural and photophysical properties of CdHgTe QDs have been analyzed by high resolution transmission electron microscopy, X rayphotoelectron microscopy, photoluminescence decay kinetics and low temperature photoluminescence. Investigations on the nonradiative recombinations through trap/defects states and exciton phonon coupling are carried out in colloidal Ag 2S QDs which emits in the range of 1065 1260 nm. Particularly, the photoluminescence quenching mechanism with increasing temperature is analyzed in the presence of multiple nonradiative relaxation channels, where the excited carriers are thermally stimulated to the surface defect/trap states of QDs. Chapter 6 and 7: The aim of these chapters is to understand the basic physics of photo induced charge separation in the hybrid systems made from the inorganic QDs with graphene oxide and organic semiconductors. In chapter 6, CdHgTe QDs are decorated on graphene oxide sheets through physisorption. The excited state electronic interactions have been studied by optical and electrical characterizations in these CdHgTe QDs GO hybrid systems. In chapter 7, investigations are carried out for understanding the basic physics of charge separation in the composites of Ag2S QDs and poly (3hexylthiophene 2,5 diyl)(P3HT). These composites of inorganic organic materials are made by simple mixing with help of ultrasonication technique. Steady state and time resolved photoluminescence measurements are used as powerful technique to gain insight of energy/charge transfer process between P3HT and Ag2S QDs. Furthermore, investigations have been carried out on the photoconductivity of the devices made from these hybrid composites keeping the motive of its application in nanotechnology. Chapter 8: The conclusions of the work presented in this thesis are coherently summarized in this chapter. Thoughts and prospective for future directions are also summed up.