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NanoSciences de Paris
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Séminaire Nanostructures et systèmes quantiques

Puits quantiques hybrides organique-inorganique de perovskite pour le couplage fort à température ambiante

par : Emmanuelle Deleporte

Les molécules pérovskites de formule générique (R-NH3 )_2 MX4 , (M est un ion métallique, X un halogène et R une chaîne alkyl) sont formées d’une longue chaîne organique (R-NH3 )2 et d’une tête inorganique MX4 . Lorsqu’elles sont déposées sur un substrat par spin-coating, elles s’auto-organisent en une alternance de feuillets organiques constitués de chaînes carbonées (R-NH3 )2 et de feuillets halogénures de métal constitués d’octaèdres formés à partir de MX4 . Cette alternance forme des puits quantiques inorganiques de largeur une fraction de nanomètre entourés de barrières organiques.

Ces structures nanométriques bidimensionnelles présentent des propriétés optiques remarquables avec en particulier un exciton dont la force d’oscillateur est extrêmement grande (4.1013 cm-2 , soit 10 fois plus grand que dans des structures InGaAs) et dont l’énergie de liaison est de l’ordre de 300 meV. La structure électronique de ce cristal moléculaire est analysée grâce à des expériences de photoluminescence et de spectroscopie d’excitation en fonction de la température.

Le couplage fort des excitons de pérovskite avec des modes du champ électromagnétique a pu être expérimentalement démontré à température ambiante dans plusieurs configurations : en microcavité verticale de type Pérot-Fabry, en couplage avec des plasmons de surface, et dans plusieurs domaines de longueur d’onde : visible et proche UV. Les propriétés d’émission de ces diverses cavités ont été analysées et la luminescence du polariton de basse énergie a pu être observée.