Boîtes quantiques à base de semiconducteurs magnétiques dans des nanofils – MagWires

Les boîtes quantiques à base de semiconducteurs magnétiques sont éléments de base prometteurs pour le développement des futurs dispositifs spintronique ou spin-photonique. Une approche élégante pour contrôler les effets de spin dans ces nanostructures est d’utiliser la lumière pour générer, manipuler ou lire l’état de spin. Le couplage des porteurs de charge (électron, trou ou exciton) avec les ions magnétiques localisés conduit à la formation du polaron magnétique. Ce projet à pour but e développer une nouvelle classe de boîtes quantiques magnétiques basées sur les nanofils et à explorer à la fois les propriétés intrinsèques du polaron magnétique et les possibilités et limites de leur stabilisation dans des géométries confinées.
Pour cela nous allons développer la croissance de nanofils dans le système de matériaux CdTe/ZnTe et l’incorporation du manganèse dans des boîtes CdTe et CdSe insérées dans des nanofils ZnTe et ZnSe. En prenant avantage de la géométrie de nanofil, des structures de type cœur-coquille vont élaborée pour contrôler l’injection de porteurs et former des polarons magnétiques de grande durée de vie. Les propriétés structurales et de composition seront analysées avec des techniques complémentaires de microscopie électronique en transmission haute résolution et par sonde atomique tomographique, un outil unique qui permet d’analyser les matériaux en 3 dimensions à l’échelle atomique. Les propriétés intrinsèques du polaron magnétique excitonique seront étudiées en détail par des méthodes spectroscopiques de grande sensibilité (magnéto-optique, spectroscopie de boîtes uniques) et ses propriétés dynamiques par la spectroscopie résolues en temps.
L’étude de propriétés nano-magnétiques aussi riches demandera des efforts combinées de synthèse de nanostructures, de caractérisation de matériau avec une haute résolution spatiale, des études optiques fines et une compréhension théorique. Ce projet, en s’attaquant à des questions de physique fondamentale, conduira indirectement à un élargissement de nos connaissances sur des questions de nano-matériaux et de nano-caractérisations.