laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

Séminaire, 13 mai 2013

M.A. Dupertuis (EPF Lausanne)
Nanostructures et symétries : des vieilles recettes aux surprises

Un certain nombre de nanostructures fabriquées à l’heure actuelle
possèdent une symétrie relativement élevée, ce qui leur ouvre quelques
applications potentielles spécifiques comme la génération de paires de
photons intriqués [1]. De bons exemples sont les boîtes pyramidales en
GaAs blende de zinc, obtenues par croissance selon l’axe
cristallographique [111], et qui possèdent naturellement trois plans de
symétries à 120 degrés (symétrie C3v). Un autre cas intéressant sera posé
par les boîtes insérées dans les nanofils de structure wurzite ou
zincblende (éventuellement entremêlées).

Nous avons récemment montré [2] qu’en faisant un usage judicieux de
quelques faits élémentaires concernant les premiers états électroniques
d’une boîte quantique, ainsi que de quelques arguments basés sur la
symétrie et la théorie des groupes, on pouvait comprendre de façon
complètement cohérente la structure des spectres de la lumière émise par
les complexes excitoniques dans de telles boîtes C3v. Plus spécifiquement
nous avons pu démêler la structure de plus de 30 lignes spectrales
présentes simultanément, sans aucun recours à un ordinateur. Cette étude a
aussi prouvé qu’autant les symétries exactes que les symétries approximées
pouvaient jouer un rôle important.

Dans ce contexte nous présenterons un panorama des outils que nous avons
développés, basés sur les symétries, pour le calcul et l’analyse de telles
structures. Nous montrerons qu’ils aident à trouver des interprétations
claires à toute une série d’effets (qu’il s’agisse de résultats numériques
ou expérimentaux), et qu’ils permettent d’accélérer notablement les
calculs numériques. Finalement nous mettrons en évidence quelques
prédictions nouvelles obtenues avec cette approche, ainsi que
l’interprétation de plusieurs résultats déroutants à première vue.

[1] R. Singh, G. Bester, Phys. Rev. Lett. 103, 063601 (2009)
[2] M.A.Dupertuis et al., Phys. Rev. Lett. 107, 127403 (2011)