Les nanocristaux semi-conducteurs synthétisés en solution par des procédés chimiques attirent actuellement une grande attention car ils peuvent être produits à faible coût et présentent des propriétés optiques exceptionnelles qui ne sont pas nécessairement partagées par leurs homologues cultivés par épitaxie. La grande polyvalence associée à la voie chimique offre également des perspectives réalistes pour l’utilisation de ces nanoparticules dans des dispositifs, y compris une intégration facile dans des structures photoniques et des circuits photoniques. Le groupe Phocos de l’INSP a lancé un programme de recherche consacré à l’étude des émetteurs pérovskites qui ont été redécouverts à l’échelle nanométrique il y a quelques années seulement. Les études visent à acquérir une compréhension fine des propriétés fondamentales électroniques, optiques et magnéto-optiques de systèmes ayant des dimensions variées (points, fils, plaquettes). Une attention particulière est accordée à la relation entre les paramètres structurels et environnementaux (symétries cristallines, niveau de confinement, anisotropie de forme, confinement diélectrique, état de charge…) et la structure fine des excitons de bord de bande afin de pouvoir caractériser et optimiser une » plateforme » quantique monocristalline et de pouvoir la coupler efficacement à des nanoguides ou des cavités. Les propriétés dynamiques (taux de relaxation, processus multiexcitoniques) ainsi que la cohérence temporelle sont des facettes complémentaires également explorées par l’équipe. À l’heure actuelle, nos études portent principalement sur des matériaux perovskites ternaires métal-halide entièrement inorganiques. Le développement de sources quantiques brillantes avec un taux de répétition élevé et des capacités de fonctionnement à « haute » température, ainsi que leur intégration dans des systèmes quantiques plus importants, font partie des questions prioritaires.
Mots-clés : Emetteurs quantiques, Structure fine d’exciton, Nanophotonique, Nanocristaux de pérovskite.
Légende : Spectroscopie de micro-photoluminescence d’un nanocristal unique de CsPbBr3 (spectre d’émission et diagramme de polarisation).
Contrats
Contrat ANR IPER-Nano2, 2018-2022 (Coordinatrice : M. Chamarro, INSP)
Collaborations
INSP
- Equipe Optoélectronique des Nanomatériaux Confinés, E. Lhuillier (équipe Physico-chimie et dynamique des surfaces)
Hors INSP
- Equipe Nano Optique, C. Diederichs, C. Voisin, Y. Chassagneux (LPENS – CNRS/Sorbonne Université)
- Equipes Nano-Optique et Fluides Quantiques de la Lumière, Q. Glorieux & A. Bramati (Groupe d’Optique Quantique, LKB – CNRS/Sorbonne Université)
- Equipe Département de Physique, Laboratoire de Physique des Matériaux, K. Boujdaria (Faculté des Sciences de Bizerte)
- Equipe Electronique Quantique, P. Plochocka (LNCMI, Toulouse)
Publications
- Julien Ramade, Léon Marcel Andriambariarijaona, Violette Steinmetz, Nicolas Goubet, Laurent Legrand, et al.. Fine structure of excitons and electron–hole exchange energy in polymorphic CsPbBr 3 single nanocrystals. Nanoscale, Royal Society of Chemistry, 2018, 10 (14), pp.6393 – 6401. ⟨10.1039/C7NR09334A⟩. ⟨hal-01772283⟩
- R. Ben Aich, I. Saidi, S Ben Radhia, K. Boujdaria, T. Barisien, et al.. Bright-exciton splittings in inorganic cesium lead halide perovskite nanocrystals. Physical Review Applied, American Physical Society, 2019, 11 (3), pp.034042. ⟨10.1103/PhysRevApplied.11.034042⟩. ⟨hal-02169389⟩
- Michał Baranowski, Krzysztof Galkowski, Alessandro Surrente, Joanna Urban, Łukasz Kłopotowski, et al.. Giant Fine Structure Splitting of the Bright Exciton in a Bulk MAPbBr 3 Single Crystal. Nano Letters, American Chemical Society, 2019, 19 (10), pp.7054-7061. ⟨10.1021/acs.nanolett.9b02520⟩. ⟨hal-02390086⟩
- R. Ben Aich, S. Ben Radhia, K. Boujdaria, M. Chamarro, C. Testelin. Multiband k·p Model for Tetragonal Crystals: Application to Hybrid Halide Perovskite Nanocrystals. Journal of Physical Chemistry Letters, American Chemical Society, 2020, pp.808-817. ⟨10.1021/acs.jpclett.9b02179⟩. ⟨hal-02454958⟩
- Michal Baranowski, Paulina Plochocka, Rui Su, Laurent Legrand, Thierry Barisien, Frederick Bernardot, Qihura Xiong, Christophe Testelin, and Maria Chamarro. Exciton binding energy and effective mass of CsPbCl3: a magneto-optical study. Photonics ResearchVol. 8, Issue 10, pp. A50-A55 (2020) https://doi.org/10.1364/PRJ.401872
