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GaAs nanowires

Nanofil unique GaAs/AlAs dans un champ magnétique

Il est désormais possible de produire par épitaxie par faisceaux moléculaires (MBE) des nanofils cœur/coquille GaAs/AlAs sans défaut, dont les propriétés optiques sont proches de celles des meilleurs GaAs produits par épitaxie par faisceaux moléculaires (MBE). Contrairement au GaAs 3D, les nanofils cœur/coquille produisent une émission brillante à température ambiante, ce qui ouvre la voie à de nombreuses applications optoélectroniques. De plus, les NWs peuvent être cultivés avec du GaAs en phase zinc-blende ou wurzite, cette dernière phase étant unique aux NWs.

Le champ magnétique, qui se couple à la fois au degré de liberté orbital et au degré de liberté de spin, peut être utilisé pour étudier la physique fascinante des excitons unidimensionnels confinés. Le déplacement diamagnétique donne des informations sur l’étendue de la fonction d’onde de l’exciton et le nombre quantique orbital associé. Par ailleurs, le couplage avec le degré de liberté du spin conduit à un dédoublement Zeeman des lignes d’excitons à haut champ, ce qui donne des informations sur les facteurs g de l’électron et du trou et sur les interactions entre corps multiples.

Fig.1 Spectres d’émission typiques d’un nanofil unique GaAs/AlAs avec l’évolution de l’émission en fonction du champ magnétique. Le tracé en couleur montre des spectres μPL différentiels pour mettre en évidence l’évolution de l’émission en fonction du champ magnétique à T = 1,7 K. Plusieurs lignes d’émission nettes sont résolues qui présentent un grand décalage diamagnétique et un dédoublement Zeeman à des champs magnétiques élevés.

Pour plus de détails, voir Plochocka et al. Nano Letters, 13, 2442, (2013) and Jadczak et al. Nano Letters, 14, 2807 (2014) .

Les mesures effectuées dans un champ magnétique élevé nous ont permis de détecter dans l’émission plusieurs lignes associées à des excitons liés à des paires de défauts. De telles raies ont été observées précédemment dans du GaAs épitaxié de très haute qualité optique, comme l’ont rapporté Kunzel et Ploog. Cela démontre que la qualité optique de nos nanofils cœur/coquille GaAs/AlAs est comparable aux meilleures couches de GaAs obtenues par épitaxie par jets moléculaires. En outre, une forte émission d’excitons libres est observée même à température ambiante.