Terahertz Amplifié par Emission Stimulée de Radiation Cyclotron issue de Polaritons de Landau – TEASER

Notre projet vise à réaliser l’amplification de l’émission cyclotron spontanée Térahertz (THz), ouvrant la voie à la création d’une diode laser à résonance cyclotron (CR) comblant enfin le gap THz.
Récemment, les partenaires de TEASER ont démontré expérimentalement que, grâce à leurs propriétés relativistes, les fermions de Dirac bidimensionnels dans des puits quantiques de HgTe soumis à un champ magnétique perpendiculaire peuvent surmonter les processus de recombinaison non radiatifs et produire un rayonnement cyclotron intense dans la partie la plus inaccessible du spectre THz. Cette longueur d’onde d’émission spontanée est non seulement réglable avec le champ magnétique mais également avec la densité de porteurs, ce qui permet de l’ajuster avec une tension de grille tout en fixant le champ magnétique avec un aimant permanent.
Le développement d'une diode laser à CR THz nécessite désormais l'amplification de cette émission spontanée. Pour atteindre cet objectif, TEASER propose une voie radicalement nouvelle basée sur les polaritons de Landau (LPs) créés par le couplage entre la CR et des modes de cavités THz. En effet, les LPs présentent une faible densité d'états, permettant des processus de diffusion stimulés par la population de polaritons dans l'état final et facilitant l'émission laser de polaritons sans nécessiter d'inversion de population. TEASER rassemble une expertise reconnue dans la croissance et le développement technologique des matériaux HgCdTe, la spectroscopie magnéto-optique THz/MIR, la spectroscopie d'émission de Landau et la théorie des polaritons de Landau.
Les connaissances acquises dans le cadre de ce projet marqueront l'émergence d'un nouveau champ de recherche mené exclusivement par des équipes françaises, ouvrant la voie au développement d'une technologie THz de rupture avec une avance considérable sur la concurrence.