laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

PUBLICATION

Les phonons laissent leur empreinte dans les spectres de luminescence des nanotubes de carbone.


Les nanotubes de carbone sont des objets prometteurs dans de nombreux domaines technologiques en raison de leur structure cristalline originale. Celle-ci confine fortement les électrons dans deux directions tandis que le long du tube, ces derniers sont libres de se déplacer. Ce caractère uni-dimensionnel marqué est à l’origine de la plupart des propriétés physiques originales de ces objets, en particulier leurs propriétés optiques. En effet, certains nanotubes émettent de la lumière dont le spectre permet d’étudier les mécanismes intimes d’interaction des électrons avec les vibrations du cristal. Ces interactions étant particulièrement exaltées dans ce système uni-dimensionnel, elles conduisent à des raies de luminescence caractéristiques avec des profils fortement asymétriques à basse température [1]. Dans cette étude, l’équipe d’optique du LPA a montré que le spectre émis par certains nanotubes s’écarte fortement de ce profil. Cet effet traduit un confinement des modes de vibration de basse énergie sur une échelle de quelques dizaines de nanomètres du fait du couplage mécanique du nanotube à l’environnement [2]. Cette découverte ouvre la voie d’une part à une ingénierie des phonons de basse énergie dans les nanotubes et d’autre part à l’obtention d’émetteurs carbonés présentant une grande pureté spectrale, caractéristique recherchée dans de nombreux dispositifs opto-électroniques.

- [1] C. Galland et al. Phys. Rev. Lett. 101, 067402 (2008)
- [2] F. Vialla et al., Phys. Rev. Lett. 113, 057402 (2014)

Contacts :
- Christophe Voisin
- Yannick Chassagneux

Phonon confinement in carbon nanotubes

Figure : Illustration de divers types de confinement des phonons acoustiques de basse énergie (en bas) et leur signature sur le spectre de luminescence à basse température (en haut).