- L’institut
- • Nanostructures quantiques : de l’objet modèle aux structures quantiques complexes
- • Confinement et transport en optique et acoustique
- • Structures, dynamique et réactions aux interfaces
- • Nanomatériaux : croissance, polarité et excitations fortes
- Equipements
- Manifestations scientifiques
- Publications
- Pages personnelles
- Espace étudiants
- Espace grand public
NanoSciences de Paris
Nanostructures et systèmes quantiques
Théorie des effets à N corps
- Odile Betbeder-Matibet
- Monique Combescot
La partie la plus importante de notre activité théorique est reliée au caractère boson composite des excitons.
Par manque de théorie adaptée aux effets à N corps entre particules quantiques composites, l’exciton, état lié d’un électron et d’un trou, était jusqu’à présent traité comme un boson élémentaire, l’interaction Coulombienne effective entre excitons contenant un terme d’échange, sensé tenir compte de l’aspect fermionique sous-jacent de ces excitons.
Il y a quelques années, nous avons mis au point une nouvelle théorie à N corps, adaptée à ces bosons composites. Cette théorie utilise une algèbre complètement nouvelle ; elle n’a aucun rapport avec celle utilisant des fonctions de Green, appropriée aux fermions élémentaires ou aux bosons élémentaires. Cette théorie est conceptuellement très simple. Elle repose sur quatre commutateurs ; deux sont reliés à l’aspect presque-boson de ces excitons, les deux autres à l’interaction Coulombienne entre excitons.
Ces commutateurs permettent d’identifier les deux scatterings fondamentaux de ces excitons composites. Le premier, que nous avons appelé « scattering de Coulomb », correspond à l’interaction Coulombienne entre deux excitons sans échange, c’est-à-dire que les excitons avant et après ce scattering sont composés des mêmes paires électron-trou. Le deuxième scattering, que nous avons appelé « scattering de Pauli », correspond à l’échange de porteurs entre ces deux excitons composites sans processus Coulombien. Ce dernier « scattering », conceptuellement nouveau car sans dimension – alors que les scatterings qui apparaissent dans les Hamiltoniens ont tous la dimension d’une énergie – est par construction manqué dans toutes les procédures de bosonisation qui tentent de remplacer les bosons composites par des bosons élémentaires, en habillant de façon « appropriée » leur interaction par des processus d’échange.
Il se trouve que ces scatterings de Pauli jouent un rôle crucial dans la physique à N corps des excitons composites. Ils sont en particulier à l’origine de toutes les nonlinéarités optiques dans les semiconducteurs.
Cette théorie à N corps est maintenant « opérationnelle », c’est-à-dire qu’elle permet de décrire de façon précise et quantitative des phénomènes physiques reliés aux effets à N corps entre excitons. Dans tous les problèmes que nous avons étudiés, nous sommes arrivées à la conclusion que la bosonisation des excitons, faite « en toute confiance » jusqu’à présent, manque dans les meilleurs des cas des termes aussi grands que les termes qu’elle produit, et dans les pires des cas – en particulier pour les nonlinéarités optiques – elle manque même les termes dominants.
Publications récentes :
[1] Biexciton oscillator strength -M. Combescot and O. Betbeder-Matibet, Phys. Rev. B 80, 205313 (2009)
[2] Role of fermion exchanges in statistical signatures of composite bosons-M. Combescot, F. Dubin, and M. A. Dupertuis, Phys. Rev. A 80, 013612 (2009)
[3] From Faraday rotation to ’Faraday oscillation’ : Coherence effect between real and virtual excitons, -M. Combescot, O. Betbeder-Matibet, Solid State Communications, 149, 835, (2009)
[4] Third order response to a multifrequency photon field in semiconductors, -M. Combescot, O. Betbeder-Matibet, European Physical Journal B, 68, 33 (2009)
[5] Composite boson many-body theory for Frenkel excitons, -Combescot, M ; Pogosov, W, European Physical Journal B 68 ,161 (2009)
[6] Ground state energy of N Frenkel excitons,-Pogosov, W ; Combescot, M, European Physical Journal B 68 , 183-192 (2009)
[7] General argument supporting Bose-Einstein condensate of dark excitons in single and double quantum wells,- Monique Combescot, Michael N. Leuenberger, Solid State Communications 149, 567 (2009)
Autres thèmes de recherche : Nanostructure et systèmes quantiques
|
Fils quantiques organiques
Lire la suite |
|
Excitations de basse énergie dans les nanostructures
Lire la suite |
|
Semiconducteurs magnétiques dilués _ Dilute magnetic semiconductors
Lire la suite |
|
Cohérence de spin
Lire la suite |
|
Nanophononique
Lire la suite |
|
Nano-objets individuels
Lire la suite |