%0 Thesis
%T Optical spectroscopy of GaN/AlN nanostructures in planar microcavities and microdisks
%T Spectroscopie optique de nanostructures GaN/AlN en microcavités planaires et en microdisques
%+ Laboratoire Charles Coulomb (L2C)
%A Sellés, Julien
%Z LabEx GaNeX
%I Université de Montpellier
%Y Guillaume Cassabois
%Y Thierry Guillet
%8 2015-12-07
%D 2015
%K Quantum dots
%K Nitrides
%K Microcavities
%K Microphotoluminescence
%K Boîtes quantiques
%K Microcavités
%K Nitrures
%Z Physics [physics]
%Z Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]
%Z Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics]
%Z Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]Theses
%X This thesis addresses the light-matter interaction in nitride nanostructures embedded inoptical microcavities. By using micro-photoluminescence experiments, we study the optical propertiesof GaN/AlN quantum dots embedded in planar microcavities and those of GaN/AlNquantum wells in AlN microdisks. By placing quantum dots in planar microcavities, we are ableto modify the emission diagram and increase the collection efficiency. The design of the microcavitiesis optimized by using numerical simulations based on transfer matrix method with aninternal emitter. For an AlN microcavity with AlN/AlGaN Bragg mirrors, we show that the collectionefficiency could be theoretical increase by one order of magnitude, which is confirmed byour micro-photoluminescence experiments on single quantum dots. This observation opens theway for advanced studies such as photon correlations experiments in the UV range. The secondpart of our work is devoted to the realization of a micro-laser operating in the deep-UV range atroom-temperature. By using thin GaN/AlN quantum wells (2.8 monolayers), grown on siliconsubstrate and embedded in AlN microdisks, we observe a laser emission at 275 nm under pulsedoptical pumping. This demonstration shows the strong potentiality for future developments ofnitride-on-silicon nano-photonics.
%X Cette thèse porte sur l’interaction lumière-matière au sein de nanostructures placées dansdes cavités optiques à base de semi-conducteurs nitrures. A l’aide d’expériences de microphotoluminescencedans l’ultra-violet, nous étudions les propriétés optiques de boîtes quantiquesGaN/AlN dans des microcavités planaires et celles de puits quantiques GaN/AlN insérés dansdes microdisques AlN. Afin d’améliorer la collection du faible signal de photoluminescence deboîtes quantiques uniques, nous utilisons des microcavités planaires pour modifier le diagrammed’émission d’une boîte quantique. Le dessin des microcavités est optimisé grâce à des simulationsnumériques basées sur la méthode des matrices de transfert en présence d’un émetteur.Nous montrons que, pour une microcavité nitrure à base de miroirs de Bragg AlN/AlGaN, lacollection des photons émis par une boîte quantique peut être théoriquement améliorée d’unordre de grandeur, ce qui est confirmé par nos mesures sur boîtes quantiques uniques, ouvrantainsi la voie à des études avancées de corrélations de photons dans l’UV. La seconde partiedes travaux est dédiée à la réalisation d’un micro-laser opérant dans l’UV profond et à températureambiante. En utilisant des puits quantiques GaN/AlN de 2,8 mono-couches, crûs sursubstrat silicium et insérés dans des microdisques AlN, nous observons une émission laser à275 nm sous pompage optique impulsionnel. Cette démonstration montre le fort potentiel dessemi-conducteurs nitrures pour la nano-photonique UV sur silicium.
%G French
%2 https://theses.hal.science/tel-01264922/document
%2 https://theses.hal.science/tel-01264922/file/These_JulienSelles.pdf
%L tel-01264922
%U https://theses.hal.science/tel-01264922
%~ CNRS
%~ L2C
%~ MIPS
%~ UNIV-MONTPELLIER
%~ ANR
%~ UM-2015-2021