Transport non-linéaire et génération Terahertz dans des systèmes bidimensionnels sous forte irradiation optique
Simon Huppert (LPA)

Résumé

Cette thèse traite de comportements non-linéaires dans deux types de
systèmes bidimensionnels : des hétérostructures semiconductrices ainsi
qu’un matériau monocouche, le graphène. Elle comporte deux axes : la
modélisation d’effets nouveaux pour la génération de rayonnement
électromagnétique dans le domaine Terahertz, et l’étude de la
quantification de Wannier-Stark dans les super-réseaux de puits
quantiques.

On étudiera de façon quantitative deux effets non-linéaires récemment
proposés pour la génération Terahertz. Le premier est l’exaltation de
l’émission Terahertz dans un système polaritonique en régime de laser à
polaritons. On modélisera cet effet et on proposera un dispositif
utilisant une microcavité double et permettant de réduire
significativement les pertes par diffusion. Le second effet étudié est le
transfert d’impulsion photonique dans le graphène sous excitation
impulsionnelle. On présentera un modèle microscopique prédictif de ce
phénomène qui permet de déterminer les paramètres importants pour
l’optimisation de l’impulsion Terahertz générée.

Dans les super-réseaux de puits quantiques soumis à une tension externe,
le champ électrique induit un confinement bidimensionnel des porteurs de
charge nommé quantification de Wannier-Stark. On présentera deux
conséquences originales de cette quantification : d’une part, les fortes
non-linéarités de photocourant dans un super-réseau placé entre deux
barrières tunnel épaisses, et d’autre part, la possibilité de contrôler
électriquement le couplage lumière-matière et le gain dans la gamme
terahertz dans un super-réseau biaisé couplé à une microcavité planaire.