This theses investigates the carrier dynamics in Indium Nitride thin films grown on Si(111) substrates by means of ultrafast time-resolved photoluminescence (TRPL) apparatus. The study of energy relaxation shows hot phonon effective is prominent at photogenerated carrier concentration above 4¡Ñ10^18cm^-3 and become insignificant at carrier concentration below 7¡Ñ10^17cm^-3. Effective phonon emission times in the range of 116 to 23 femtoseoncds are obtained from the time evolution of carrier temperature assuming that the carrier-LO-phonon interaction is the dominant energy relaxation process. In the study of carrier recombination, the TRPL¡¦s are studied at the peak energies of the time-integrated PL at various lattice temperatures and are converted to decay rates with a rate equation, which includes the nonradiative and radiative coefficients, and a nonlinear dependence of PL intensity on the photogenerated carrier concentration. The increase with temperatures of the Shockley-Read-Hall rates implies that, in addition to the mid-gap defect states, a thermally activated trapping may become prominent at high lattice temperatures due to the increased kinetic energy gained by the carriers. The radiative recombination is the dominated recombination mechanism at low temperature but become trivial at high temperature. The fitted radiative coefficient at a temperature of 35K is consistent to the theoretical prediction. The Auger recombination exhibits a quadratic dependence on carrier concentration and becomes effective at high carrier concentration and at high temperature. The fitted Auger recombination coefficients are comparable to those of InGaAs and InGaAsP materials with band gap energies in the range of 0.6-0.8eV.

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With rapid development of light emitting device, the detection techniques of semiconductor are more and more important, which include time-resolved photoluminescence (TRPL) and optical beam induced current (OBIC) microscopy. In this thesis, we realize the carrier behaviors of active region with multiple quantum wells (MQWs) by these microscopies, and the samples are light emitting diodes (LEDs). However, PL intensity of LEDs increase but OBIC not due to external field compensates, on the other hand, reducing PL lifetime indicates the response time of device shorter with higher reverse bias.

Ce travail de thèse porte sur l'étude des propriétés optiques et électroniques des puits quantiques de GaN / AlGaN grâce à des techniques classiques de réflectivité résolue en angle et de photoluminescence, ainsi qu'avec la technique de photoluminescence résolue temporellement. Les expériences de photoluminescence en régime continu ont permis d'estimer les énergies des transitions excitoniques qui sont également accessibles en réflectivité. Ces techniques ont ainsi permis de mettre en évidence l'effet Stark dans les puits quantiques GaN / AlGaN. L'effet Stark sur les énergies de transition est cohérent avec la théorie des fonctions enveloppes. Les spectres de réflectivité permettent d'accéder à la force d'oscillateur des excitons grâce à leur modélisation par le formalisme des matrices de transfert, prenant en compte les phénomènes d'élargissement homogène et inhomogènes des transitions optiques. Enfin, les mesures de photoluminescence résolue en temps en fonction de la température, ont également permis d'extraire la force d'oscillateur qui est inversement proportionnelle au temps de recombinaison radiative. Cette étude a également permis de mettre en évidence l'effet Stark responsable de la diminution de la force d'oscillateur en fonction de l'épaisseur du puits quantique mais aussi en fonction de la composition d'aluminium. L'augmentation de l'épaisseur du puits entraîne une diminution du recouvrement des fonctions d'onde, et une augmentation de la composition d'aluminium intensifie le champ électrique et diminue également le recouvrement des fonctions d'onde.

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