Spectroscopie optique de nanostructures GaN/AlN en microcavités planaires et en microdisques

Cette these porte sur l’interaction lumiere-matiere au sein de nanostructures placees dans des cavites optiques a base de semi-conducteurs nitrures. A l’aide d’experiences de microphotoluminescence dans l’ultra-violet, nous etudions les proprietes optiques de boites quantiques GaN/AlN dans des microcavites planaires et celles de puits quantiques GaN/AlN inseres dans des microdisques AlN. Afin d’ameliorer la collection du faible signal de photoluminescence de boites quantiques uniques, nous utilisons des microcavites planaires pour modifier le diagramme d’emission d’une boite quantique. Le dessin des microcavites est optimise grâce a des simulations numeriques basees sur la methode des matrices de transfert en presence d’un emetteur. Nous montrons que, pour une microcavite nitrure a base de miroirs de Bragg AlN/AlGaN, la collection des photons emis par une boite quantique peut etre theoriquement amelioree d’un ordre de grandeur, ce qui est confirme par nos mesures sur boites quantiques uniques, ouvrant ainsi la voie a des etudes avancees de correlations de photons dans l’UV. La seconde partie des travaux est dediee a la realisation d’un micro-laser operant dans l’UV profond et a temperature ambiante. En utilisant des puits quantiques GaN/AlN de 2,8 mono-couches, crus sur substrat silicium et inseres dans des microdisques AlN, nous observons une emission laser a 275 nm sous pompage optique impulsionnel. Cette demonstration montre le fort potentiel des semi-conducteurs nitrures pour la nano-photonique UV sur silicium.