Ce mémoire présente une étude des propriétés de conduction électrique et de la dynamique temporelle des porteurs de charges dans des nanofils de silicium sondés par rayonnement térahertz. Les cas de nanofils de silicium non intentionnellement dopés et dopés type n sont comparés pour différentes configurations du montage expérimental. Les mesures de spectroscopie térahertz en transmission montre qu'il est possible de détecter la présence de dopants dans les nanofils via leur absorption du rayonnement térahertz 1 — 12 meV). Les difficultés de modélisation de la transmission d'une impulsion électromagnétique dans un système de nanofils sont également discutées. La détection différentielle, une modification au système de spectroscopie térahertz, est testée et ses performances sont comparées au montage de caractérisation standard. Les instructions et des recommandations pour la mise en place de ce type de mesure sont incluses. Les résultats d'une expérience de pompe optique-sonde térahertz sont également présentés. Dans cette expérience, les porteurs de charge temporairement créés suite à l'absorption de la pompe optique (À N 800 nm) dans les nanofils (les photoporteurs) s'ajoutent aux porteurs initialement présents et augmentent donc l'absorption du rayonnement térahertz. Premièrement, l'anisotropie de l'absorption térahertz et de la pompe optique par les nanofils est démontrée. Deuxièmement, le temps de recombinaison des photoporteurs est étudié en fonction du nombre de photoporteurs injectés. Une hypothèse expliquant les comportements observés pour les nanofils non-dopés et dopés-n est présentée. Deuxièmement, la photoconductivité est extraite pour les nanofils non-dopés et dopés-n sur une plage de 0.5 à 2 THz. Un lissage sur la photoconductivité permet d'estimer le nombre de dopants dans les nanofils dopés-n. [symboles non conformes]

Ce travail de thèse est une contribution à l'étude des propriétés de spin dans les semiconducteurs par spectroscopie de photoluminescence et par photoconductivité en vue d’applications possibles dans le domaine de l’électronique du spin.Nous avons analysé les propriétés de spin des électrons de conduction dans les matériaux semiconducteurs nitrures dilués, massif et puits quantiques (GaAsN, GaAsN/GaAs). Nous avons étudié le mécanisme de recombinaison dépendante du spin des électrons de conduction sur les centres paramagnétiques induits par l’introduction d’azote dans GaAs. Nous avons mis en évidence l’effet de « filtrage » de spin des électrons de conduction que ce mécanisme peut induire ; en particulier, nous avons mené des études détaillées en fonction de la concentration d’azote, de la puissance excitatrice, d’un champ magnétique externe et, pour les hétérostructures, de l’épaisseur des puits quantiques. L’origine chimique des centres paramagnétiques a été, de plus, identifiée par des études de résonance paramagnétique détectée optiquement (ODMR).Nous avons également complété ces études purement optiques sur la recombinaison dépendante du spin, par des expériences de photoconductivité en vue d’applications possibles liées à l’électronique du spin. Nous avons montré que la photoconductivité des matériaux nitrures dilués peut être contrôlée par la polarisation de la lumière incidente. Un détecteur électrique de la polarisation de la lumière à base de GaAsN a été ainsi fabriqué et testé.Ces résultats ont été également interprétés et simulés grâce à un système d’équations dynamiques pouvant rendre compte à la fois des résultats de photoluminescence et de transport / This thesis work is a contribution to the investigation of the spin properties of semiconductors by photoluminescence and photoconductivity spectroscopy with the aim of future applications in the spintronic field. We have studied the conduction band electron spin properties of dilute nitride semiconductors in epilayers and quantum wells (GaAsN, GaAsN/GaAs). In particular, we have investigated the spin dependent recombination of conduction band electrons on deep paramagnetic centers induced by the introduction of nitrogen into GaAs. We have also evidenced the “spin filtering” effect made possible by this spin dependent recombination mechanism. More precisely, we have carried out a systematic study of the spin filtering effect as a function of the nitrogen concentration, excitation power, external magnetic field and, for the hetero-structures, as well as a function of the quantum well thickness. The chemical origin of the deep paramagnetic centers has been also determined by optically detected magnetic resonance (ODMR). We have completed these all-optical studies on the spin dependent recombination by photoconductivity experiments in order to demonstrate a “proof of concept” system for spintronic applications. We have shown that the photoconductivity in dilute nitride semiconductors can be controlled by the polarization of the incident light: an electrical detector of the light polarization has therefore been built. These results have been as well modeled thanks to a rate equation system able to reproduced both the photoluminescence and photoconductivity experimental results

Dans le but d'optimiser et, conjointement, de mieux comprendre l'effet photoréfractif dans le matériau Bi12GeO20 (BGO), nous avons oriente nos recherches dans trois grandes directions. Dans un premier temps, une modélisation par simulation numérique de la croissance cristalline de BGO par la technique Czochralski a été entreprise afin de déterminer les conditions expérimentales les plus appropriées a l'obtention de cristaux de grande qualité optique. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéresses au dopage au cuivre de la matrice BGO. Celui-ci a été caractérise par des mesures physico-chimiques classiques complétées par des études spectroscopiques. Une interprétation de l'effet photochromique du matériau dope ou non a ete proposée. Enfin, nous avons élaboré par ablation laser des films monocristallins de BGO sur du saphir. L'existence d'un effet électrooptique linéaire, de propriétés photoconductrices et de doublage de frequence a été mise en évidence.