Ce travail porte sur la réalisation de dispositifs quantiques fonctionnant en régime de couplage fort entre une excitation d'un gaz d'électrons dans un puits quantique semiconducteur et un mode de cavité dans le moyen infra- rouge. Les quasi-particules issues de ce couplage lumière-matière sont appelées "polaritons intersousbande". La première partie de ce manuscrit est consacrée à l'étude d'un dis- positif électroluminescent basé sur une structure à cascade quantique in- sérée dans une microcavité planaire. Par une analyse détaillée des spectres d'électroluminescence à différents voltages, je démontre que les états de po- laritons sont peuplés de façon résonante, à une énergie qui dépend du voltage appliqué à la structure. Les résultats expérimentaux sont analysés et in- terprétés à l'aide d'un modèle reliant les spectres d'électroluminescence aux propriétés de l'injecteur de la structure à cascade. Pour augmenter la sélectivité de l'injection et observer ainsi une exaltation de l'émission spontanée, un nouveau type de cavité est développé dans la sec- onde partie de ce travail. Il s'agit d'une cavité basée sur un confinement plas- monique, dans laquelle la lumière est confinée entre deux plans métalliques, dans une épaisseur très inférieure à la longueur d'onde. Le miroir supérieur est façonné en réseau. L'influence des différents paramètres du réseau est étudiée et deux régimes sont mis en évidence: un régime où le mode de cavité se couple à un mode de plasmon de surface et un régime où le mode de cavité ne présente pas de dispersion en énergie. En insérant des puits quantiques dopés dans une cavité de ce deuxième type, les régimes de couplage fort puis de couplage ultra-fort lumière-matière sont démontrés jusqu'à température ambiante. La valeur importante du dédoublement de Rabi et la forte densité d'états polaritoniques obtenues dans ce type de cavité en font un candidat très prometteur pour la réalisation de dispositifs électroluminescents infrarouges de grande efficacité radiative et fonctionnant sans inversion de population.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00700819 |
| Date | 10 February 2012 |
| Creators | Jouy, Pierre |
| Publisher | Université Paris-Diderot - Paris VII |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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