L'étude des propriétés optiques des matériaux semiconducteurs et, notamment, des composés émettant dans l'ultra-violet (UV) constitue depuis quelques années une thématique de recherche de plus en plus importante du fait des applications potentielles de ces matériaux en optoélectronique. Dans cette perspective, étudier les propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal (hBN) et des nanotubes de nitrure de bore (BN) est particulièrement intéressant, étant donné leur caractère semiconducteur à grand gap (autour de 6 eV). <br /> L'objectif de cette étude est d'analyser les propriétés optiques de ces matériaux et, plus particulièrement, leurs effets excitoniques, en développant des méthodes de caractérisation optique adaptées pour observer des émissions UV.<br />Les techniques expérimentales de photoluminescence et de cathodoluminescence développées au cours de cette thèse ont tout d'abord permis de comprendre les propriétés de luminescence du hBN. Ainsi, nous avons pu confirmer la présence d'excitons libres émettant à 5.77 eV. Ensuite, en corrélant ces mesures optiques avec des analyses structurales en microscopie électronique en transmission de cristaux individuels, nous avons mis en évidence l'existence d'excitons liés à des défauts structuraux bien déterminés et émettant autour de 5.5 eV. Une fois les propriétés de luminescence du matériau massif connues, nous avons analysé de la même manière différents types de nanotubes de BN multifeuillets. Ces mesures ont pour la première fois montré que ces nano-objets émettent également dans l'UV. En se basant sur notre étude de la luminescence de hBN, nous proposons une interprétation pour l'origine de leurs émissions lumineuses UV.

abstract: Multiple quantum well (MQW) structures have been employed in a variety of solid state devices. The InGaAs/GaAs material system is of special interest for many optoelectronic applications. This study examines epitaxial growth and defect creation in InGaAs/GaAs MQWs at its initial stage. Correlations between physical properties, crystal perfection of epitaxial structures, and growth conditions under which desired properties are achieved appear as highly important for the realization and final performance of semiconductor based devices. Molecular beam epitaxy was utilized to grow InGaAs/GaAs MQW structures with a variation in deposition temperature T_dep among the samples to change crystalline and physical properties. High resolution x-ray diffraction and transmission electron microscopy were utilized to probe crystal properties, whereas photoluminescence spectroscopy evaluated optical response. An optimal growth temperature T_dep=505&deg;C was found for 20% In composition. The density of 60&deg; primary and secondary dislocation loops increased continuously at lower growth temperatures and reduced crystal perfection, as evaluated by lateral and vertical coherence lengths and diffuse scattering in reciprocal space maps. Likewise, the strength of non-radiative Shockley-Read-Hall recombination increased as deposition temperature was reduced. Elevated deposition temperature led to InGaAs decay in the structures and manifested in different crystalline defects with a rather isotropic distribution and no lateral ordering. High available thermal energy increased atomic surface diffusivity and resulted in growth surface instability against perturbations, manifesting in lateral layer thickness undulations. Carriers in structures grown at elevated temperature experience localization in local energy minima.InGaAs/GaAs MQW structures reveal correlation between their crystal quality and optical properties. It can be suggested that there is an optimal growth temperature range for each In composition with high crystal perfection and best physical response. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Electrical Engineering 2014