laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

Seminaire, 14 janvier 2013

Guillaume Cassabois (Laboratoire Charles Coulomb, Montpellier)
Biexciton dans les nanotubes de carbone

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Les nanotubes de carbone sont des nanostructures unidimensionnelles modèles, qui sont caractérisées par une forte influence des corrélations coulombiennes sur leurs propriétés optiques. L’énergie de liaison d’une paire électron-trou est du même ordre de grandeur que la séparation en énergie des bandes de conduction et de valence, ce qui conduit à une renormalisation de près d’un tiers de l’énergie de bande interdite à cause des effets excitoniques. Les interactions exciton-exciton sont extrémement efficaces, et la dynamique de recombinaison des excitons s’avre pilotée par les processus d’annihilation d’excitons de type Auger, et ce même à faible densité d’excitons.
L’observation et l’identification d’états liés à plus de deux porteurs suscitent actuellement de nombreuses études. Dans les nanotubes de carbone, l’énergie de liaison des trions (exciton chargé) ou des biexcitons (état lié d’une paire d’excitons) est de l’ordre d’une centaine de meV, soit un à deux ordres de grandeur plus élevée que généralement. Les trions ont été récemment mis en évidence expérimentalement par des expériences de photoluminescence dans des nanotubes dopés chimiquement (Matsunaga, PRL106,037404,2011), et optiquement (Santos, PRL107,187401,2011).
Je présenterai les expériences de spectroscopie optique nonlinéaire qui nous ont permis d’observer le biexciton (Colombier, PRL109,197402,2012). Il s’agit de contourner les difficultés liées aux mesures en émission, en réalisant des expériences d’absorption induite sous pompage résonant de l’exciton. Je décrirai les spécificités de la réponse optique du biexciton, et en particulier l’existence d’un profil de Fano, résultant de l’interférence quantique entre deux chemins d’absorption.