Relaxation et décohérence des polarons dans les boîtes quantiques de semi-conducteurs.
Thomas Grange (LPA)

Infos Complémentaires

En salle de conférence IV (24 rue Lhomond, Paris 5, France).

jeudi 25 septembre à 15h00

Résumé :

Cette thèse présente une étude théorique des interactions électron-phonon dans
les boîtes quantiques InAs/GaAs, où le régime de couplage fort entre les
porteurs confinés dans les boîtes et les phonons optiques a pour conséquence
la formation d’états intriqués appelés polarons.
Nous prenons tout d’abord en compte le couplage fort entre excitons et phonons
optiques afin de calculer l’absorption interbande sous champ magnétique.
Nous calculons ensuite le temps de vie des états polarons, dont l’instabilité
est due à leur composante phonon. Nous démontrons la nécessité de prendre en
compte de manière détaillée les différents processus anharmoniques, dont
l’efficacité dépend fortement de l’énergie du polaron. Ces calculs permettent
d’expliquer les variations non monotones du temps de vie mesuré des polarons
avec leur énergie.
Nous étudions ensuite la dynamique de relaxation dans les boîtes doublement
chargées, où l’interaction spin-orbite, associée aux couplages
électron-phonon, entraîne des processus de retournement du spin entre états
singulets et triplets.
Finalement, nous étudions la cohérence optique de la transition intrabande
fondamentale, dont l’élargissement avec la température est dû aux transitions
réelles et virtuelles vers le deuxième état excité.





Abstract :

This thesis presents a theoretical study of electron-phonon interaction in
InAs/GaAs quantum dots, where the strong coupling regime between confined
carriers and optical phonons leads to the formation of entangled states known
as polarons.
Firstly, we take into account the strong coupling between exciton and optical
phonons in order to calculate interband magneto-absorption.
Secondly we calculate the lifetime of polaron states. Their instability is
shown to be triggered by their phonon component. We demonstrate the need to
take into account the different anharmonic processes, their efficiency being
very sensitive to the polaron energy. These calculations allow to explain the
non-monotonous variation of the measured polaron lifetime as a function of
their energy.
Then we study the spin-flip processes between singlet and triplet states in
doubly charged quantum dots, by taking into account spin-orbit interaction in
addition to electron-phonon couplings.
Finally we study the coherence of the fundamental intraband transition. The
thermal broadening of this transition is shown to be due to real and virtual
transition towards the second excited level.

En salle de conférence IV (24 rue Lhomond, Paris 5, France).