Dynamique des spins dans les semiconducteurs

La dynamique des spins électroniques peut être testée en mettant à profit la structure particulière des niveaux électroniques qui possèdent des moments cinétiques totaux, ou « pseudo-spins », bien définis. Les règles de sélections des transitions optiques permettent donc, en utilisant des faisceaux lumineux polarisés, d’injecter des porteurs dont le spin est contrôlé et de suivre leur relaxation. L’étude de l’évolution du spin des porteurs de charge dans les semiconducteurs est motivée par la possibilité d’associer, dans un même dispositif, le spin de l’électron pour stocker de l’information et la charge de l’électron pour le transport de cette information.

L’évolution du spin des porteurs de charge dans un semiconducteur est déterminée non seulement par la durée de vie d’un état de spin, mais aussi par les superpositions cohérentes d’états de spins différents et le temps pendant lequel de telles superpositions peuvent être maintenues. Nous mesurons le temps de cohérence de spin et la durée de vie du spin des électrons, des trous ou des excitons dans des nanostructures semi-conductrices tels que des puits quantiques ou des boîtes quantiques et sur différents composés (GaAs, CdTe, CuCl, GaN)  .

Nous développons pour ces expériences des techniques de spectroscopie femtoseconde pompe-sonde et de mélange à quatre ondes spécifiques à la mesure de l’évolution des spins.