Une boîte quantique ou point quantique, aussi connu sous son appellation anglophone de quantum dot, est une nanostructure de semi-conducteurs. De par sa taille et ses caractéristiques, elle se comporte comme un puits de potentiel qui confine les électrons (et les trous) dans les trois dimensions de l'espace, dans une région d'une taille de l'ordre de la longueur d'onde des électrons (longueur d'onde de De Broglie), soit quelques dizaines de nanomètres dans un semi-conducteur. Ce confinement donne aux boîtes quantiques des propriétés proches de celles d'un atome, raison pour laquelle les boites quantiques sont parfois qualifiées d' « atomes artificiels ».
La découverte des boîtes quantiques remonte aux années 1980, identifiées pour la première fois dans une matrice vitreuse (glass matrix) par et dans une solution colloïdale par . Le terme « point quantique » correspond au anglais forgé par Mark Reed.
Les points quantiques peuvent être créés par plusieurs techniques telles que la synthèse colloïdale ou en utilisant des structures lithographiques . Un autre type de points quantiques est celui des points quantiques épitaxiaux créés, par exemple, par la technique de Stransky-Krastanov. L’idée consiste à faire croître une hétérostructure à partir de deux matériaux semi-conducteurs de largeurs de bande interdite différentes et présentant une légère différence de paramètre de maille.
Des atomes du même élément chimique, l'indium est un bon candidat, sont assemblés de façon à former un . Ce dernier est composé de cinq couches successives : semi-conducteur, couche isolante, atomes d'indium, couche céramique et coiffe métallique. Par la suite, un électron surnuméraire, piégé dans la structure, amène les atomes d'indium (s'ils sont peu nombreux) à former un . Si des électrons surnuméraires sont piégés, des orbitales apparaissent. Dès lors, ce point quantique est
Les chercheurs ont étudié leur application dans les transistors, l'amélioration des cellules de panneaux photovoltaïques, l'émission de différentes longueurs d'onde dans les LED (« Diodes électroluminescentes quantiques » ou QD-LED) ou encore dans les faisceaux diodes en plus de leurs qualités dans l'imagerie médicale et le repérage de cellules cancéreuses.
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La spintronique, électronique de spin ou magnétoélectronique, est une technique qui exploite la propriété quantique du spin des électrons dans le but de stocker des informations. L’article Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices publié par Albert Fert et son équipe en 1988 est considéré comme l’acte de naissance de la spintronique. L'électronique classique repose sur une propriété essentielle d'une particule élémentaire (électron), sa charge électrique.
Une cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
La photoluminescence (PL) est un processus par lequel une substance absorbe des photons puis ré-émet des photons. Dans le cas d'un semi-conducteur, le principe est d'exciter des électrons de la bande de valence avec un photon d'une énergie supérieure à l'énergie de gap du composé, de telle sorte qu'ils se retrouvent dans la bande de conduction. L'excitation fait donc passer les électrons vers un état d'énergie supérieure avant qu'ils ne reviennent vers un niveau énergétique plus bas avec émission d'un photon.
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physical and chemical concepts to understand epitaxy
of crystalline thin films. 2. What determines the
morphology, composition and structure of a
The aim of the course is to review mathematical concepts learned during the bachelor cycle and apply them to concrete problems commonly found in engineering and Materials Science in particular.
This course gives an overview of the current trends in semiconductor nanophotonics, with an emphasis on quantum nanostructures and optical cavities. Different light-matter interaction regimes in cavit
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Couvre les propriétés optiques et les applications des points quantiques de Stranski-Krastanov, y compris les niveaux électroniques confinés, l'émission de photons uniques et l'élargissement de la largeur de la ligne.
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Graphene nanoribbons (GNRs) - one-dimensional strips of graphene - share many of the exciting properties of graphene, such as ballistic transport over micron dimensions, strength and flexibility, but
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Spin qubits in silicon and germanium quantum dots are promising platforms for quantum computing, but entangling spin qubits over micrometer distances remains a critical challenge. Current prototypical