Croissance auto-organisée et spectroscopie optique de boîtes

H. Mariette
Y. Léger, L. Maingault, T. Clément, F. Tinjod,
L. Besombes, C. Bougerol, H. Boukari, J. Cibert*, D. Ferrand,
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Equipe CEA-CNRS « Nanophysique et Semi-conducteurs »
Laboratoire de Spectrométrie Physique, Université Joseph Fourier, GRENOBLE.
CEA-GRENOBLE, Dépt. Rech. Fondamentale sur la Matière Condensée, SP2M
*Laboratoire Louis Néel, CNRS, GRENOBLE.
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NTC2 Salon Mesurexpo 18 octobre 2006
Croissance auto-organisée et spectroscopie optique de boîtes
quantiques inviduelles: photon unique et spin unique
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Un atome magnétique unique dans une boîte quantique isolée
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s - character of electron (isotrope) => σ= 1/2
p - character of hole (anisotropic) => jZ= ±3/2
(L = 1, σ= 1/2)
Spin of the Mn atom (isotrope) => S = 5/2
e
h
Sonder optiquement l'état de spin
d'un seul aome magnétique
e
h
Jz= + 1 Jz= - 1

Résultats sur les boîtes quantiques CdTe :
- adressage d'une impureté magnétique unique
- measure de son état de spin
- interaction avec 0,1,2 électrons, 0,1,2 trous
talking to a single spin
with the language of nanoelectronics

stockage de l'information :
matériaux
magnétiques
traitement de l'information :
composants à
semiconducteurs
à conjuguer dans le même matériau pour
1. une meilleure efficacité et une intégration plus poussée
2. utiliser charge et spin pour le traitement de l'information
H. Ohno (Sendai), Science 281, 951 (1998)
MRAM
(B.Diény, Spintec)
Ajouter des impuretés magnetiques aux semiconducteurs, pourquoi ?
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électronique de spin

ZnMnTe
CB
VB
+3/2
-3/2
+1/2
-1/2
-1/2
+1/2
σ + Splittings ~ M
5 meV/%Mn
25 meV/%Mn
+
=〉〈==∆
)(
2
5
B
B
2
5
00
2
5
AF
z
BMn TT
k
Bg
xNSxNM
g
eB
µ
αα
µ
α
+
=〉〈==∆
)(
2
5
B
B
2
5
00
2
5
AF
z
BMn TT
k
Bg
xNSxNM
g
hB
µ
ββ
µ
β
〉〈+=
+
=
σ −
Semiconducteurs magnétiques dilués II-VI
Zn: 4s23d10
Cd: 5s24d10
Mn: 4s23d5⇒spin 5/2
forte interaction sp-d entre les porteurs
libres (s,p) et les atomes magnétiques Mn (d states).
Intégrales d'échange α,β
zN0α~ 0.2 eV couplage s-d
zN0β~ -1 eV couplage p-d
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J. Furdyna. (Notre Dame) J.A.P. 64 R29 (1988)
LH
HH
σ-
σ+