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Exciton-Polariton Optoelectronic and Quantum Employment in Semiconductors

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De la physique quantique à de nouveaux dispositifs optoélectroniques

Un exciton-polariton (polariton, en abrégé) est en partie matière et en partie lumière. De récentes recherches financées par l'UE ont ouvert des possibilités étonnantes d'utilisation pratique de ces quasi-particules, pour une nouvelle génération de dispositifs optoélectroniques.

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La partie exciton d'un polariton le fait interagir fortement avec son environnement, donnant lieu à des phénomènes non linéaires typique des électrons. Par ailleurs, la partie photonique limite l'étendue du comportement classique et permet de transporter de l'information avec un minimum de perte. Outre leur intérêt scientifique, les polaritons peuvent servir à fabriquer des dispositifs optoélectroniques basés sur des effets quantiques collectifs à température normale. Ce nouveau domaine, celui de la polaritonique, se présente comme une solution de remplacement très prometteuse par rapport aux dispositifs purement photoniques ou électroniques. Le projet EPOQUES («Exciton-polariton optoelectronic and quantum employment in semiconductors»), financé par l'UE, s'est intéressé aux polaritons dans des puits quantiques et dans des condensats. Le projet a enregistré des progrès notables durant ses deux années d'activité. Les scientifiques d'EPOQUES ont conçu une nouvelle méthode pour la modulation spatiale de la lumière, qui utilise les interactions entre des excitons confinés par des semi-conducteurs en couches. En appliquant de faibles champs électriques pour faire varier l'énergie des excitons, ils ont pu contrôler l'intensité et la phase de la lumière réfléchie. Ceci pourrait servir de base à des réseaux holographiques. En outre, les scientifiques ont bien amélioré la compréhension du phénomène résultant du couplage spin-orbite dans un gaz cohérent d'excitons indirects. En particulier, ils ont étudié le transport du spin par des excitons formés dans des puits quantiques, dans le but de concevoir des dispositifs spintroniques sophistiqués grâce à la longue durée de vie de ces quasi-particules. Les travaux sur les condensats de polaritons ont porté sur le transport de particules à des distances macroscopiques, et sur l'augmentation de l'intensité du condensat pendant le déplacement. Le projet EPOQUES ne s'est pas seulement intéressé aux applications pratiques des polaritons dans la réalisation d'amplificateurs optiques et de circuits logiques. Les chercheurs ont aussi mis au point un ensemble d'outils théoriques pour décrire les interactions entre les polaritons, et les ont décrits via des articles publiés dans des revues à comité de lecture. Les résultats du projet EPOQUES sont intéressants pour les universités comme pour les chercheurs en entreprise. En outre, ils contribuent à préserver l'avance de l'Europe dans ce domaine.

Mots‑clés

Polaritons, dispositifs optoélectroniques, exciton-polariton, semi-conducteurs, transport de spin

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