To study transport properties in single InAs nanowires (NW) with etched constrictions, a bunch of back-gated single InAs NW devices were made. The standard device contained a NW section with an etched constriction, placed between two pre-patterned side-gates. For comparison, devices either without etched constriction or without side-gates were also fabricated. Transport measurement results of three devices were presented and discussed. The device without side-gates exhibited Coulomb blockade due to electron tunneling through double quantum dots (QDs). The device without the etched constriction displayed conductance quantization. The standard device showed both Coulomb blockade (due to electron tunneling through either multiple QDs or single QD) and Fabry-Perot conductance oscillation at different gate bias regime. A 3-D electrostatic and 2-D eigenvalue coupled simulation was conducted to explain the observed conductance quantization. This model suggests that the nonuniform potential distribution in a thick NW dramatically modifies the confinement energies in the NW.

To study transport properties in single InAs nanowires (NW) with etched constrictions, a bunch of back-gated single InAs NW devices were made. The standard device contained a NW section with an etched constriction, placed between two pre-patterned side-gates. For comparison, devices either without etched constriction or without side-gates were also fabricated. Transport measurement results of three devices were presented and discussed. The device without side-gates exhibited Coulomb blockade due to electron tunneling through double quantum dots (QDs). The device without the etched constriction displayed conductance quantization. The standard device showed both Coulomb blockade (due to electron tunneling through either multiple QDs or single QD) and Fabry-Perot conductance oscillation at different gate bias regime. A 3-D electrostatic and 2-D eigenvalue coupled simulation was conducted to explain the observed conductance quantization. This model suggests that the nonuniform potential distribution in a thick NW dramatically modifies the confinement energies in the NW.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6767.pdf: 16621562 bytes, checksum: 66df3d9efcbf65c2d47f601b4ef3f3c0 (MD5) Previous issue date: 2015-04-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / Quantum dots grown by epitaxial techniques for optical and transport studies are usually capped by a layer of the same material on which the QDs were grown. Recently, several studies have shown how the growth parameters and materials used in this layer significantly affect the morphological, optical and electrical properties of these nanostructures. In this work Indium Arsenide quantum dots capped with a layer of Gallium Arsenide and Antimony are studied. After the growth, a rapid thermal annealing was performed, which improved significantly the size distribution of the quantum dots, increasing the optical eficiency, and inducing a change in the band structure from a Type-I to Type-II. The investigations performed by magnetophotoluminescence have shown that the effects of the topology confinement on the band structure of these quasi zero-dimensional systems are strongly modulated by an external electric field applied parallel to the magnetic field orientation. Purely quantum effects such as Aharonov-Bohm interference and the inversion of the excitonic Landfie g-factor were observed at low temperatures and for specific values of electric fields, showing that the choice of the material and growth conditions of quantum dots capping layer leads to controlled experimental results which could not be achieved using conventional growth methods of semiconductor quantum dots. / Pontos quânticos crescidos por técnicas epitaxiais para estudos ópticos e de transporte são comumente cobertos com uma camada do mesmo material sobre o qual os pontos foram crescidos. Recentemente diversos estudos têm demonstrado como os parâmetros de crescimento e materiais utilizados nesta camada afetam significativamente as propriedades morfológicas, ópticas e elétricas destas nanoestruturas. Neste trabalho são estudados pontos quânticos tradicionais de Arseneto de Índio cobertos com uma camada de Arseneto de Gálio e Antimônio. Após o crescimento foi realizado um tratamento térmico rápido que melhorou significativamente a distribuição de tamanhos dos pontos, com um aumento na eficiência óptica e uma indução na estrutura de bandas do Tipo-I para Tipo-II. As investigações por magnetofotoluminescência revelaram que os efeitos da topologia de confinamento na estrutura de bandas deste sistema quase zero-dimensional são fortemente modulados pela aplicação de um campo elétrico externo paralelo _a orientação do campo magnético. Efeitos de caráter puramente quântico como a interferência Aharonov-Bohm e a inversão do fator-g de Landé excitônico foram observados a baixas temperaturas e para valores específicos de campo elétrico, demonstrando assim que a escolha do material e condições de deposição da camada de cobertura de pontos quânticos levam a efeitos e resultados controlados experimentalmente que não poderiam ser observados utilizando métodos convencionais de crescimento de pontos quânticos semicondutores.

Tris(3,5-dimethylpyrazolyl)arsane (1) is introduced as an low-cost and convenient to handle arsenic precursor for the straight forward synthesis of InAs quantum dots (QDs). Transamination of 1 with the solvent oleylamine (OLAH) gives trioleylarsane (As(OLA)3) which in the presence of the reducing agents DIBAL-H or P(OLA)3 yields InAs QDs via a typical hot injection approach. The size of the obtained InAs core QDs are tuned by varying the reaction time, the amount of the applied reducing agent, or even more effectively by changing the indium and/or zinc halide precursors, InX3 and ZnX2 (Cl, Br, or I). Passivation of the resulting InAs particles with a protective ZnS or ZnSe shell results in improved photoluminescence (PL) of the core/shell QDs covering a spectral range between 600–1150 nm.

<p> InxGa1_xAs (0.00</= x </= 0.42) metamorphic pseudosubstrate layers (MSLs) were studied as a means to change the lattice constant of the substrates and to modify the growth conditions of InAs quantum dots (QDs) by varying the strain. The MSLs showed symmetrical mosaicity about the 110 axes but the spread was different in the two orthogonal [110] and [110] directions. The anisotropy in the mosaic spread in two < 11 O > directions was correlated to asymmetry of kinks and multilevel-terrace growth front during the growth of InxGa1_xAs buffer layers. X-ray and electron diffraction along with the least squares criterion can interchangeably be employed to determine the lattice constant of the MS Ls. It is possible to grow a defect free MSL with employing a compositional undershoot relative to the terminating buffer layer. Asymmetric tilt was found in an In0.42Ga0.58As MSL grown on a singular (001) GaAs substrate with an initial layer of a low temperature ( < 300 °C) grown InGaP prior to the growth of step-graded InxGa1-xAs (x = 0.02 to 0.42) buffer layers. The tilt around [110] axis was correlated with the imbalance of the tilt component of the Burgers vector (BV) of the 60° α-dislocations. Climb and jog formation of β-dislocations in the presence of P-interstitials were considered as a plausible mechanism for multiplication of the like-sign BV α-dislocations. These results show that an asymmetric tilt boundary can be induced in mismatched heterointerfaces grown on singular substrates. The evolution of InAs QDs on InxGa1-xAs(0.0</= x </= 0.3) MSLs on GaAs substrates was studied. The results indicate that the ratio of the height (h) over lateral diameter (d) of the QDs decreases with decreasing strain (i.e. the morphology of the coherent islands evolve toward a uniform film morphology (h/d=0) with deceasing strain). This evolution is analogous to the current </p> / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

A ce jour, les données génétiques et moléculaires se rapportant aux virus influenza de type A (VIs) présents dans la population porcine au Québec sont relativement rares. Pourtant, ces informations sont essentielles pour la compréhension de de l'évolution des VIs à grande échelle de 2011 à 2015. Afin de remédier à ce manque de données, différents échantillons (pulmonaires, salivaires et nasaux) ont été prélevés à partir de 24 foyers dans lesquelles les animaux présentaient des signes cliniques. Ensuite, les souches virales ont été isolées en culture cellulaire (MDCK) ou sur oeufs embryonnés. Les 8 segments génomiques des VIs de 18 souches virales ont par la suite été séquencés et analysés intégralement. La résistance aux drogues antivirales telles que l’oseltamivir (GS4071) carboxylate, le zanamivir (GS167) et l’amantadine hydrochloride a également été évaluée par des tests d'inhibition de la neuraminidase (INAs) ainsi que par un test de réduction sur plaque. Deux sous-types viraux H3N2 et H1N1 ont été identifiés dans la population porcine au Québec. Douze souches des VIs de sous-type trH3N2 ont été génétiquement liées au Cluster IV, avec au moins 6 profils de réassortiment différents. D'autre part, 6 souches virales ont été trouvées génétiquement liées au virus pandémique A(H1N1)pdm09 avec au moins trois profils de réassortiment génétique différents. Le sous-type trH3N2 des VIs est le plus répandu dans la population porcine au Québec (66,7%). La cartographie d'épitope de la protéine HA de sous-type H3 a présenté la plus forte variabilité avec 21 substitutions d’acides aminés sur 5 sites antigéniques A (5), B (8), C (5), D (1), et E (2). Toutefois, la protéine HA du sous-type H1 avait seulement 5 substitutions d'aa sur les 3 sites antigéniques Sb (1), Ca1 (2) et Ca2 (2). Un isolat H1N1 (1/6 = 16,7%) et 1 autre trH3N2 (1/12 = 8,3%) ont été trouvés comme étant résistants à l'oseltamivir. En revanche, 2 isolats du H1N1 (2/6 = 33,3%) et 2 autres du trH3N2 (2/12 = 16,7%) ont révélé être résistants au zanamivir. Dans l'ensemble, le taux de résistance aux INAs et à l’amantadine était compris entre 33,3% et 100%. La présence des VIs résistants aux drogues antivirales chez les porcs ainsi que l'émergence possible de nouvelles souches virales constituent des préoccupations majeures en la santé publique et animale justifiant ainsi la surveillance continue des VIs dans la population porcine au Québec. / Data about genomic variability of swine influenza A viruses (SIV) in Quebec herds are scarce. Yet, this information is important for understanding virus evolution in Quebec from until 2015. Different clinical samples were obtained from 24 outbreaks of swine flu in which animals were experiencing respiratory disease. Samples including lung tissues, saliva and nasal swabs were collected and virus isolation was attempted in MDCK cells and embryonated eggs. All eight gene segments of the 18 isolated SIV strains were sequenced and analysed. Antiviral drugs resistance against oseltamivir carboxylate (GS4071), zanamivir (GS167) and amantadine hydrochloride was evaluated by neuraminidase inhibition assays (NAIs) and plaque reduction assay. Two subtypes of SIV, H3N2 and H1N1, were identified in Quebec pig herds. Twelve SIV strains were genetically related to trH3N2 Cluster IV and at least 6 different reassortment profiles were identified. On the other hand, 6 Quebec SIV strains were found to be genetically related to the pandemic virus A(H1N1)pdm09 and from which three reassortment profiles were identified. Overall, the trH3N2 was the most prevalent subtype (66.7%) found in Quebec swine herds. The epitope mapping of HA indicated that the H3 subtype was the most variable with a possibility of 21 amino acids (aa) substitutions within the 5 antigenic sites A(5), B(8), C(5), D(1) and E(2). However, the HA protein of the H1 subtype had only 5 aa substitutions within 3 antigenic sites Sb(1), Ca1(2) and Ca2(2). One H1N1 (1/6 = 16.7%) and one trH3N2 (1/12 = 8.3%) were identified as strains resistant against oseltamivir. In contrast, two H1N1 (2/6 = 33.3%) and two trH3N2 (2/12 = 16.7%) strains were found to be resistant against zanamivir. Overall, the SIV resistance against antiviral neuraminidase inhibitor drugs was (33.3%). All strains were resistant against the M2 inhibitor antiviral drug, amantadine. The presence of antiviral drug resistance in Quebec swine herds and the possible emergence of new SIVs strains are public health concerns supporting the surveillance of SIVs.

Ce travail de thèse porte sur l'étude par spectrophotométrie de phénomènes de couplage entre un émetteur photonique discret et une cavité optique dont les propriétés sont adaptées à l'émetteur. Nous nous sommes intéressés à l'interaction de boîtes quantiques semiconductrices InAs/GaAs avec des microcavités optiques dont la géométrie originale diffère selon les propriétés dont on veut tirer partie. Ainsi, nous partirons de la fabrication de ces systèmes par épitaxie par jets moléculaires, pour nous focaliser sur trois grands types de microcavités, dont nous décrirons à la fois les étapes de fabrication, mais aussi les études optiques réalisées par spectrophotométrie Infra-rouge. Ainsi, les microdisques reportés sur saphir par collage moléculaire ont montré un important potentiel pour la réalisation de microlasers, grâce à de très bonnes propriétés de dissipation thermique. Sur les micropiliers à miroirs de Bragg, nous avons expérimentalement montré pour la première fois la co-existence de modes de galerie et de modes de micropiliers, ainsi que la possibilité d'exploiter l'effet laser sur ces modes, ce qui ouvre de nouvelles perspectives en termes de systèmes photoniques. Nous avons également développé une technique originale et reproductible de métallisation à l'or des flancs et démontré son innocuité sur les propriétés optiques de ces modes, ce qui permet d'envisager son application à d'autres dispositifs. Enfin, nous terminons par la fabrication et l'étude de nano-fils photoniques à boîtes quantiques uniques, dont les capacités prometteuses permettent de conclure à une concurrence sérieuse vis-à-vis des micropiliers en tant que source de photon unique.

Ce travail de thèse porte sur l'élaboration, la croissance par épitaxie par jets moléculaires, et la caractérisation de superréseaux InAs/GaSb (SR) pour la réalisation de photodétecteurs infrarouges opérant dans la gamme de longueur d'onde 3-5 μm à température ambiante (RT). La première partie de ce mémoire présente les particularités de la détection infrarouge, ainsi qu'un état de l'art des différentes filières de détecteurs. Nous mettons également en exergue les propriétés des photodétecteurs infrarouges à SR (SLIPs) faisant de ce système de matériaux, un candidat très prometteur pour s'imposer dans la prochaine génération de caméras infrarouges. La seconde partie expose la croissance par EJM des SR sur substrat GaSb. La compensation de la contrainte par insertion d'une couche d'InSb à l'interface GaSb sur InAs a été étudiée, ainsi que l'influence de divers paramètres de croissance (température de croissance, pression équivalente des éléments V, ...). Les échantillons ont été caractérisés , et les mesures ont confirmé une grande qualité cristalline, et des SR épais (jusqu'à 2.5 μm) ont été réalisés. Enfin, nous avons élaboré des SLIPs p-i-n avec une longueur d'onde de coupure de 5.6 μm dont les caractérisations sont présentées dans la dernière partie. Ces composants à géométrie mesa ont fonctionné à RT avec un R0A~2-4.10-3 Ω.cm² , une sensibilité de 80 mA/W à 0 V donnant une détectivité spécifique calculée à 4 μm de 4.107 cmHz0.5/W. Une légère amélioration a été obtenue en insérant une couche d' Al0.4GaSb entre la couche buffer et le SR: un R0A~6.10-3 Ω.cm² , une sensibilité de 300 mA/W à -0.4 V donnant une détectivité spécifique calculée à 4 μm de 7.107 cmHz0.5/W.

La généralisation des communications numériques (téléphonie mobile, courrier électronique, commerce électronique...) rend nécessaire la mise au point de systèmes dont la confidentialité des informations est garantie de manière absolue. L'utilisation des lois de la mécanique quantique comme moyen de cryptage répond à ce critère. Bien que les physiciens théoriciens aient commencé à réfléchir sur ce type de cryptage depuis les années 1970, les dispositifs effectivement utilisables et industrialisables à grande échelle ne sont pas encore disponibles. Parmi les dispositifs qu'il convient de développer et maîtriser, les sources de lumières capables de générer des photons à l'unité tiennent une place centrale. Une des principales difficultés rencontrées dans leur mise au point réside dans la nécessité d'atteindre une efficacité de collection de la lumière émise proche de l'unité. La solution généralement proposée consiste à maitriser leur environnement électromagnétique à l'aide de résonateurs optiques miniaturisés à l'échelle de la longueur d'onde. On peut ainsi bénéficier d'effets d'électrodynamique quantique, tel que l'effet Purcell, pour améliorer, par exemple, la dynamique et/ou la directivité d'émission des photons. La réalisation pratique de sources de photons n'a été rendue possible que par les progrès des nanotechnologies. L'utilisation de la technologie des semi-conducteurs est la voie prometteuse choisie dans ce travail, dans l'objectif de développer des composants miniaturisés et facilement intégrables, à la base d'une nouvelle génération de résonateurs optiques de taille ultime. Dans ce travail de thèse, nous proposons de développer une source de photons uniques utilisant des boites quantiques InAs -comme émetteurs uniques- incluses dans une membrane GaAs dans laquelle on réalise un résonateur optique consistant en une cavité à cristal photonique membranaire. On exploite la technologie des cristaux photoniques afin d'utiliser un unique mode optique résonant, dit mode de Bloch lent non dégénéré, opérant au-dessus de la ligne de lumière. On exploite diverses méthodes numériques pour la conception et la simulation du comportement électromagnétique des dispositifs. Nous effectuons ainsi une ingénierie fine de modes optiques permettant : (1) d'optimiser le facteur de Purcell dans une hétérostructure photonique(puits photonique analogue des puits quantiques électroniques). Nous montrons que le report de cette cavité sur un miroir de Bragg entraîne le doublement du taux de collection des photons, ainsi que de la dynamique d'émission; (2) de contrôler la directivité d'émission du mode pour améliorer l'efficacité d'extraction /collection des photons. Une étude détaillée de l'ingénierie du diagramme de rayonnement est présentée permettant d'appréhender la physique et de prévoir les caractéristiques10de l'émission du mode. Nous montrons, notamment, que la présence du miroir de Bragg peut fortement modifier la directivité d'émission. Les développements technologiques effectués en vue d'obtenir des résonateurs photoniques de hautes qualités sont également exposés. A la longueur d'onde d'émission de 900nm, choisie pour une adaptation optimale aux caractéristiques des détecteurs, la période du cristal photonique nécessaire est de l'ordre de quelques centaines de nm. Les outils et les paramètres de technologie de fabrication (par exemple, calibration de l'épaisseur du masque dur et des paramètres d'exposition de la résine par lithographie électronique) sont exposés en détail.

Quantum dots (QDs) are a semiconductor nanostructure in which a small island of one type of semiconductor material is contained within a larger bulk of a different one. These structure are interesting for a wide range of applications, including highly efficient LASERs, high-density novel memory devices, quantum computing and more. In order to understand the nature of QDs, electrical characterisation techniques such as capacitance-voltage (CV) profiling and deep-level transient spectroscopy (DLTS) are used to probe the nature of the carrier capture and emission processes. This is limited, however, by the nature of QD formation which results in a spread of sizes which directly affects the energy structure of the QDs. In this work, I sought to overcome this by using Si substrates patterned with a focused ion beam (FIB) to grow an array of identically-sized Ge dots. Although I was ultimately unsuccessful, I feel this approach has great merit for future applications.In addition, this thesis describes several unusual characteristics observed in InAs QDs in a GaAs bulk (grown by molecular beam epitaxy-MBE). Using conventional and Laplace DLTS, I have been able to isolate a single emission transient. I further show an inverted relation between the emission rate and the temperature under high field (emissions increase at lower temperatures). I attribute this to a rapid capture to and emission from excited states in the QD. In addition, I examine a metastable charging effect that results from the application of a sustained reverse bias and decreases the apparent emission rate from the dots. I believe this to be the result of a GaAs defect with a metastable state which acts as a screen, inhibiting emission from the dots due to an accumulation of charge in the metastable state. These unusual characteristics of QDs require further intensive work to fully understand. In this work I have sought to describe the phenomena fully and to provide hypotheses as to their origin.