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Relaxation et cohérence du spin d’électrons liés à des centres donneurs
Equipe
- Membres permanents : Frédérik Bernardot, Maria Chamarro, Christophe Testelin
- Doctorant : Guillaume Lagüe
Le temps de relaxation du spin, T1, et le temps de cohérence de spin, T2, sont des paramètres « clé » des excitations élémentaires pour l’implémentation de bits quantique (qubits). Nos études récentes ont porté sur la mesure de ces constantes caractéristiques pour des électrons liés à des « centres donneurs » immergés au sein d’un matériau 2D (puits quantique de CdTe). Les techniques utilisées sont toutes-optiques, de type pompe-sonde, et s’appuient sur l’effet Faraday photo-induit (spectroscopie TRFR picoseconde et nanoseconde).
Publications récentes
- Calcul de l’énergie d’échange d’une paire d’électrons liés à des donneurs placés au milieu d’un puits quantique infini (QW) : nous avons obtenu des courbes universelles valables pour toute distance entre donneurs et pour toute épaisseur de puits. Cet outil permet notamment de calculer T1 au voisinage de la transition isolant-métal dans les QWs constitués de matériaux à bande interdite directe à base de semiconducteurs II-VI et III-V largement utilisés. PRB, 98, 195308, (2018)
Figure 1: Impuretés donneuses (I, N) immergées dans un puits quantique à base de CdTe. Évolution temporelle typique du signal de rotation Faraday photo-induit
- A basse température la dépendance de T1 avec la concentration en donneurs suit un comportement non monotone dans le régime isolant. Ce comportement s’explique avec succès par la compétition entre interaction hyperfine et interaction d’échange anisotrope. PRB, 99, 235301, (2019)
- Une étude exhaustive de la dépendance de T1 avec la température a aussi été réalisée. PRB, 100, 205305, (2019)
- Comportement de T1 en fonction du champ magnétique longitudinal : un nouveau mécanisme de relaxation a été mis en évidence, associé au saut d’électrons entre sites donneurs voisins à champ magnétique modéré. PRB, en cours de publication, 2020
Collaborations
- Institut de physique, Académie des sciences de Pologne, Varsovie, Pologne
Photo-spintronics with perovskite materials
Equipe
- Membres permanents : Thierry Barisien, Frédérik Bernardot, Maria Chamarro, Laurent Legrand, Christophe Testelin
- Post-doctorante : Guadalupe Garcia-Arellano
Nous étudions la dynamique cohérente des spins des porteurs dans des matériaux pérovskite – hybrides ou « tout-inorganiques » – d’un point de vue fondamental. Nous avons choisi de centrer notre étude sur le cas des pérovskites à base d’halogénures de plomb, de formule générale APbX3, A étant un cation organique ou inorganique et X l’halogénure (X= Cl, Br, I) car ces composés offrent la possibilité d’ajuster la bande interdite et l’amplitude du couplage spin-orbite au moyen d’une simple substitution chimique.
Figure 2 : Évolution cohérente du spin électronique dans les cristaux MAPbI3 (INSP). Encadré : Structure du cristal de pérovskite à base d’halogénure de plomb.
Collaborations
- Equipe de physico-chimie et dynamique des surfaces (Physuf, INSP) ;
- Laboratoire Lumière Matière et Interfaces (LuMIn, Université Paris Saclay) ;
- Groupe d’Etude de la Matière Condensée (GEMAC), Université de Versailles Saint-Quentin en Yvelines.
