Séance de cours

Points quantiques: Propriétés optiques et applications

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Dans cours

PHYS-434: Physics of photonic semiconductor devices

Series of lectures covering the physics of quantum heterostructures, dielectric microcavities and photonic crystal cavities as well as the properties of the main light emitting devices that are light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs). ...

Description

Cette séance de cours explore les propriétés optiques et les applications des points quantiques (QD) de Stranski-Krastanov, en mettant l'accent sur le système InAs/GaAs. Il couvre les niveaux électroniques confinés, les propriétés optiques des ensembles QD, la cascade biexciton-exciton et l'émission de photons uniques. On discute de l'intérêt historique pour les nanostructures, les progrès actuels et la capacité d'adapter les propriétés optiques en fonction de la taille, de la forme et de la morphologie. La séance de cours se penche également sur le concept artificiel d'atome, les états électroniques, l'imagerie de la fonction d'onde et l'alignement des électrons et des trous dans les QD. De plus, il examine les mécanismes d'élargissement de la largeur de ligne, les émetteurs de photons uniques et la génération de photons simples à partir de points quantiques.

Enseignant·e·s (2)

Nicolas Grandjean

Nicolas Grandjean received a PhD degree in physics from the University ofNice Sophia Antipolis in 1994 and shortly thereafter joined the French National Center for Scientific Research (CNRS) as a permanent staff member. In 2004, he was appointed tenure-track assistant professor at the École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) where he created the Laboratory for advanced semiconductors for photonics and electronics. He was promoted to full professor in 2009. He was the director of the Institute of Condensed Matter Physics from 2012 to 2016 and then moved to the University of California at Santa Barbara where he spent 6 months as a visiting professor. Since 2018, he is the head of the School of Physics at the EPFL. He was awarded the Sandoz Family Foundation Grant for Academic Promotion, received the “Nakamura Lecturer” Award in 2010, the "Quantum Devices Award” at the 2017 Compound Semiconductor Week, and “2016 best teacher” award from the EPFL Physics School. His research interests are focused on the physics of nanostructures and III-V nitride semiconductor quantum photonics.

Raphaël Butté

Raphaël Butté was born in Paris, France, in 1973. He received the PhD degree from the University Claude Bernard, Lyon, France, in 2000 for his research on the structural and optoelectronic properties of hydrogenated nanostructured silicon thin films with potential applications for photovoltaics and thin film transistors. He then moved to the University of Sheffield (2000-2003), UK, to work as postdoctoral research associate in the group of Prof. Maurice S. Skolnick (Fellow of the Royal Society). His research shifted to the optical properties of III-V semiconductors with a main focus on the nonlinear optical properties of cavity polaritons occurring in GaAs-based microcavities driven under resonant optical excitation. In 2004, he moved to Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) as scientific collaborator in charge of optical spectroscopy at LASPE (http://laspe.epfl.ch/), a newly established laboratory directed by Prof. Nicolas Grandjean. In 2010, he became permanent member of staff (Scientific Collaborator and Lecturer). He was promoted to the position of Senior Scientist in 2016. His current research activity deals with planar waveguides, microdisks and photonic crystals made from III-nitride semiconductors. In particular, he is leading the activity focusing on: (i) the physics of exciton-polaritons in planar waveguides and (ii) high-β photonic crystal nanolasers. He is the author of 119 scientific articles published in peer-reviewed international journals, 14 publications published in peer reviewed journals following an international conference (Web of Science > 4500 citations, h-index: 36; Google Scholar > 6200 citations, h-index: 42) and 6 book chapters. He has given 30 invited talks in International Conferences/Winter-Summer Schools/Workshops. He has been the Publications Chair/Guest Editor of the Proceedings of the 5th International Workshop on Nitride semiconductors (IWN2008) and also served as Scientific Secretary of IWN2008 and of the 5th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems (ICSCE5). In 2012, he was one of the 149 scientists recognized by the Outstanding Referee program (http://publish.aps.org/OutstandingReferees) of the American Physical Society (APS) selected from a pool of roughly 60,000 currently active referees. Since September 2019, he is an Editorial Board Member of the newly launched open access APS journal, Physical Review Research. From September 2013 until December 2017, he was one of the Editors of the journal "Superlattices and Microstructures" (Elsevier). Since September 2015 he is a member of the Physics Doctoral School Teaching Committee. He was also a member of the EPFL Teaching Conference from September 2015 until August 2017.

Source officielle

Proximité ontologique

Électrotechnique

Photonique: Photonique

Concepts associés (32)

Boîte quantique

Une boîte quantique ou point quantique, aussi connu sous son appellation anglophone de quantum dot, est une nanostructure de semi-conducteurs. De par sa taille et ses caractéristiques, elle se comporte comme un puits de potentiel qui confine les électrons (et les trous) dans les trois dimensions de l'espace, dans une région d'une taille de l'ordre de la longueur d'onde des électrons (longueur d'onde de De Broglie), soit quelques dizaines de nanomètres dans un semi-conducteur.

Quantum dot display

A quantum dot display is a display device that uses quantum dots (QD), semiconductor nanocrystals which can produce pure monochromatic red, green, and blue light. Photo-emissive quantum dot particles are used in LCD backlights or display color filters. Quantum dots are excited by the blue light from the display panel to emit pure basic colors, which reduces light losses and color crosstalk in color filters, improving display brightness and color gamut.

Arséniure de gallium-indium

L'arséniure d'indium-gallium (InGaAs) (ou arséniure de gallium-indium, GaInAs) est un alliage ternaire (composé chimique) d'arséniure d'indium (InAs) et d'arséniure de gallium (GaAs). L'indium et le gallium sont des éléments du (groupe III) du tableau périodique tandis que l'arsenic est un élément du (groupe V). Les alliages de ces éléments chimiques sont appelés composés "III-V". InGaAs a des propriétés intermédiaires entre celles de GaAs et de InAs. InGaAs est un semi-conducteur à température ambiante avec des applications en électronique et en photonique.

Arséniure de gallium

L'arséniure de gallium est un composé chimique de formule brute GaAs appartenant à la famille des semiconducteurs -. C'est un matériau semi-conducteur à gap direct présentant une structure cristalline cubique de type sphalérite (blende). Il est utilisé notamment pour réaliser des composants micro-ondes, des circuits intégrés monolithiques hyperfréquences, des composants opto-électroniques, des diodes électroluminescentes dans l'infrarouge, des diodes laser, des cellules photovoltaïques et des fenêtres optiques.

Photon

Le photon est le quantum d'énergie associé aux ondes électromagnétiques (allant des ondes radio aux rayons gamma en passant par la lumière visible), qui présente certaines caractéristiques de particule élémentaire. En théorie quantique des champs, le photon est la particule médiatrice de l’interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d’un point de vue quantique comme un échange de photons.

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Couvre l'épitaxie, la croissance des nanostructures quantiques et le calcul des niveaux d'énergie quantifiés.

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Physique des dispositifs semi-conducteurs photoniques

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