"'O
0
c
::i
0
L()
;c:;
T"-4
-0
0
"
N
"
@
"'
"
"
.µ
"'
..c
·C
Ol
0
:;
ï:::
"'
>"
Cl.
0
0
" "
u
.g
u
"
-0
2 a.
2
.!:!
"
~
-0
0
"
"
Ci
@
13.2. Quantification de l'énergie pour une particule confinée
lnAs 0 Ul'lntum-dot Act1vt ~~'
Figure 13.14 - Exemple de laser à boîtes quantiques. Au sein d'un sandwich de
semi-conducteurs (arséniure de gallium et d'aluminium), les nanocristaux,
semi-conducteurs eux aussi (lnAs, arséniure d'indium), forment une couche de boîtes
quantiques (Quantum-dot Active layer) qui émet une lumière laser (Optical Signal). À
droite, deux images des nanocristaux en microscopie électronique, en coupe (Cross
Section) et vus de dessus (Plane View). «Quantum Dot laser» de gallium
indium phosphide.
(source : http://www.futura-sciences.com/fr/news/Vtechnologie-1 /d/un- laser-quantique-miniature-pour- lespicoprojecteurs_20616)
applications en médecine (scalpel laser, tomographie optique) et dans les nouvelles
technologies de l' information et de la communication sont sans cesse plus nombreuses. Elles sont en particulier au cœur des lasers qui produisent les impulsions
lumineuses qui transportent l' information dans le réseau Internet.
D'un point de vue pratique, une boîte quantique n'est rien d'autre qu'un petit cristal de matériau semi-conducteur au sein duquel un ou plusieurs électrons sont confinés (à une, deux ou trois dimensions d'espace). Les bords du puits de potentiel ressenti par ces électrons correspondent donc (à peu près) aux bords physiques de ce
cristal. Par conséquent, on peut moduler à volonté les propriétés de ces boîtes quantiques (entre autres la couleur qu'elles émettent ou absorbent) simplement en réglant
la taille du cristal.
Comment alors créer ces petits cristaux ? Et, surtout, comment les créer de telle
sorte qu' ils aient tous la même taille ?
Il existe en fait plusieurs méthodes pour créer des boîtes quantiques aujourd'hui.
La plus utilisée est celle basée sur la croissance (chimique) de nanocristaux en solution, dont on contrôle la température et la concentration (méthode dite «colloïde »).
Formées d'alliages binaires (séléniure ou sulfure de cadmium, arséniure ou phosphure d'indium) ou ternaires (sélénio-sulfure de cadmium), les boîtes quantiques
qui en résultent ont une taille (bien contrôlée) de l'ordre de quelques nanomètres,
et peuvent être produites par paquets de plusieurs millions en même temps.
D'autres méthodes de production, comme la lithographie ou la croissance par épitaxie, sont aujourd' hui également exploitées.
207
0
c
::i
0
L()
;c:;
T"-4
-0
0
"
N
"
@
"'
"
"
.µ
"'
..c
·C
Ol
0
:;
ï:::
"'
>"
Cl.
0
0
" "
u
.g
u
"
-0
2 a.
2
.!:!
"
~
-0
0
"
"
Ci
@
13.2. Quantification de l'énergie pour une particule confinée
lnAs 0 Ul'lntum-dot Act1vt ~~'
Figure 13.14 - Exemple de laser à boîtes quantiques. Au sein d'un sandwich de
semi-conducteurs (arséniure de gallium et d'aluminium), les nanocristaux,
semi-conducteurs eux aussi (lnAs, arséniure d'indium), forment une couche de boîtes
quantiques (Quantum-dot Active layer) qui émet une lumière laser (Optical Signal). À
droite, deux images des nanocristaux en microscopie électronique, en coupe (Cross
Section) et vus de dessus (Plane View). «Quantum Dot laser» de gallium
indium phosphide.
(source : http://www.futura-sciences.com/fr/news/Vtechnologie-1 /d/un- laser-quantique-miniature-pour- lespicoprojecteurs_20616)
applications en médecine (scalpel laser, tomographie optique) et dans les nouvelles
technologies de l' information et de la communication sont sans cesse plus nombreuses. Elles sont en particulier au cœur des lasers qui produisent les impulsions
lumineuses qui transportent l' information dans le réseau Internet.
D'un point de vue pratique, une boîte quantique n'est rien d'autre qu'un petit cristal de matériau semi-conducteur au sein duquel un ou plusieurs électrons sont confinés (à une, deux ou trois dimensions d'espace). Les bords du puits de potentiel ressenti par ces électrons correspondent donc (à peu près) aux bords physiques de ce
cristal. Par conséquent, on peut moduler à volonté les propriétés de ces boîtes quantiques (entre autres la couleur qu'elles émettent ou absorbent) simplement en réglant
la taille du cristal.
Comment alors créer ces petits cristaux ? Et, surtout, comment les créer de telle
sorte qu' ils aient tous la même taille ?
Il existe en fait plusieurs méthodes pour créer des boîtes quantiques aujourd'hui.
La plus utilisée est celle basée sur la croissance (chimique) de nanocristaux en solution, dont on contrôle la température et la concentration (méthode dite «colloïde »).
Formées d'alliages binaires (séléniure ou sulfure de cadmium, arséniure ou phosphure d'indium) ou ternaires (sélénio-sulfure de cadmium), les boîtes quantiques
qui en résultent ont une taille (bien contrôlée) de l'ordre de quelques nanomètres,
et peuvent être produites par paquets de plusieurs millions en même temps.
D'autres méthodes de production, comme la lithographie ou la croissance par épitaxie, sont aujourd' hui également exploitées.
207