Les nanofils (NFs) semiconducteurs sont sujets d'un intérêt croissant depuis une vingtaine d'années pour de nombreuses applications potentielles liées à leurs propriétés optoélectroniques spécifiques. Ils présentent ainsi un intérêt particulier pour l'application photovoltaïque. En effet, l'association du fort coefficient d'absorption des semiconducteurs III-V et du bas coût des substrats de silicium permettrait de réaliser des cellules photovoltaïques à bas coût et à haut rendement. C'est dans ce contexte que s'est déroulée cette thèse qui visait deux objectifs : d'une part, la simulation RCWA (Rigorous CoupledWave Analysis) de l'absorption de la lumière dans un réseau ordonné de NFs de GaAs sur un substrat de silicium et d'autre part, la croissance auto-catalysée de NFs de GaAs par Epitaxie par Jets Moléculaires (EJM) en mode Vapeur- Liquide-Solide (VLS). La simulation RCWA a permis de déterminer les paramètres optimaux en termes de diamètre et hauteur des NFs ainsi que de la période du réseau de NFs pour avoir une absorption optimale de la lumière, en prenant en compte les couches de passivation de GaAlAs et d'ITO. L'étude de la croissance auto-catalysée des NFs de GaAs a permis de déterminer les paramètres de croissance (température, flux de Ga, flux d'As, rapport V/III, ...) optimaux pour avoir une densité, un diamètre et une hauteur de NFs verticaux corrélés aux résultats de simulation. Il a aussi été mis en évidence un rapport V/III critique à ne pas dépasser pour conduire à des NFs de structure cristalline pure Zinc-Blende. Des NFs de GaAs à jonction p-n cœur-coquille ont été produits et caractérisés par EBIC et SSRM. Enfin, nous avons démontré la faisabilité de la croissance auto-catalysée de NFs de GaAlAs sur substrat Si par EJM-VLS. / Over the past few years, semiconductor nanowires (NWs) have aroused a lot of interest for their specific optoelectronic properties. The latter make them particularly interesting for photovoltaics. The combination of the high absorption coefficient of the III-V semiconductors and the low cost of the silicon substrates would indeed make it possible to produce low-cost and with high-efficiency photovoltaic cells. This context made it possible to write this thesis. On the one hand, the RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis) simulation of the light absorption in an ordered GaAs NW array on a silicon substrate and on the other hand the self-catalyzed growth of GaAs NWs by Molecular Beam Epitaxy (MBE) in Vapor-Liquid-Solid (VLS) mode. The RCWA simulation was carried out to determine the optimal parameters such as the diameter and the height of the NWs, and the period of the NW array for efficient light absorption. This work took into account both GaAlAs "passivating" layer and ITO transparent contact layer in order to define the optimal parameters. The study of the self-catalyzed growth of GaAs NWs allowed us to determine the optimal growth parameters (temperature, Ga flux, As flux, V/III ratio, ...) in order to obtain a density, diameter and height of vertical NWs correlated to simulation results. A critical V/III ratio was also determined, and in order to produce pure Zinc-Blende NWs, this ratio should not exceed that value. GaAs NWs with p-n core-shell junction were produced and characterized by EBIC and SSRM. Finally, we demonstrated the feasibility of the self-catalyzed growth of GaAlAs NWs on Si substrate by VLS-MBE.

Μελετάμε θεωρητικά το φάσμα εκπομπής και την δημιουργία υψηλών αρμονικών σε ημιαγώγιμη κβαντική δομή, παρουσία εξωτερικών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων τα οποία αλληλεπιδρούν με δύο υποζώνες του κβαντικού συστήματος. Στην μελέτη μας λαμβάνουμε υπόψη το φαινόμενο της αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου. Για την περιγραφή της δυναμικής του συστήματος χρησιμοποιούμε τις μη γραμμικές διαφορικές εξισώσεις των στοιχείων του πίνακα πυκνότητας, στα πλαίσια της προσέγγισης περιστρεφόμενου πεδίου. Οι διαφορικές εξισώσεις της μήτρας πυκνότητας λύνονται αριθμητικά για κβαντικό πηγάδι GaAs/GaAlAs. Δείχνουμε ότι το φάσμα εκπομπής και η δημιουργία υψηλών αρμονικών εξαρτάται από τα γεομετρικά χαρακτηριστκά της δομής, από τις παραμέτρους του εξωτερικού πεδίου (συχνότητα και ένταση), και από την επιφανειακή πυκνότητα ηλεκτρονίων. / We study theoretically the emission spectrum and the generation of high harmonics in a two-subband system in a semiconductor quantum well structure. In our study we take into account the effects of electron-electron interactions and consider the interaction of the two-subband system with external electromagnetic fields. For the description of the system dynamics we use the nonlinear differential equations of the density matrix elements, under the rotating wave approximation. These equations are solved numerically for a GaAs/AlGaAs quantum well structure. We show that the emission spectrum and the generation of high harmonics depends on the geometrical characteristics of the system, the external parameters (frequency and intensity of the applied fields) and on the electron sheet density.