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Dissertations / Theses on the topic 'Points quantiques'
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Sauret, Olivier. "Transport de spin dans des points quantiques et information quantique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10191.
Full textAbstract:
Cette thèse se situe dans le domaine de la nanoélectronique appliquée à l'information quantique. Le vecteur de l'information est ici le spin de l'électron manipulé et contrôlé dans les circuits comportant un ou plusieurs points quantiques. Grâce au blocage de Coulomb, les points quantiques permettent le passage des électrons, et donc des spins, un par un. La première partie de cette thèse développe les méthodes d'étude théorique de circuits à base de points quantiques. Les équations maîtresses quantiques permettent de déterminer l'évolution d'un système via celle de sa matrice densité. Elles permettent notamment d'obtenir les propriétés de courant moyen et de corrélations de courant entre deux points du circuit. On insiste également sur le bruit de courant résolu en spin, qui permet notamment de distinguer les corrélations coulombiennes introduites par la répulsion entre les électrons dans un point quantique, et les corrélations dues au principe d'exclusion de Pauli. Ces méthodes sont appliquées dans la seconde partie à des dispositifs proposant de réaliser des opérations élémentaires de l'information quantique. Un dispositif formé d'un supraconducteur couplé à deux points quantiques permet de créer une paire d'électrons intriqués par le spin. Les corrélations de courant et de spin s'y avèrent particulièrement instructives et complémentaires. Un protocole de téléportation du spin est ensuite proposé. Le fonctionnement du système en régime de téléportation est en principe autocontrôlé par interaction coulombienne<br>This thesis applies nanoelectronics to quantum information. Electron spin is used to carry information. It is controlled and manipulated in nanocircuits with one more quantum dots. Because of Coulomb blocade quantum dots allow the transport one by one of electrons (or spins). The first part of this thesis develops theoretical methods to study nanocircuits with quantum dots. Quantum master equations describes the evolution of a system by the evolution of its density matrix. From them, one can get average current and current correlation between two points of the circuits. We particularly insist on spin-resolved current noise, which allows to distinguish coulombian correlation introduced by repulsion between electrons and correlations due to pauli principle. These methods are applied in the second part to devices aimed at performing elementary operations for quantum information. A device, composed of one superconductor coupled to two information. A spin-teleportation protocol is then proposed. The correspondong device is in principle autocontrolled by coulombien interaction
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Ménard, Samuel. "Étude des propriétés magnéto-optiques de structures à points quantiques indium(x) gallium(1-x) arsenic/arsenure de gallium." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2001.
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Lamouche, Guy. "Propriétés optiques des semiconducteurs, impuretés et points quantiques." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq21480.pdf.
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Lachance-Quirion, Dany. "Étude par transport électrique de points quantiques colloïdaux." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29510/29510.pdf.
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Dionne, Patrice. "Biofonctionnalisation de points quantiques pour le suivi de récepteurs synaptiques." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28940/28940.pdf.
Full textAbstract:
La membrane cellulaire est un environnement très dynamique où diffusent plusieurs familles de protéines. Pour assurer la communication entre neurones, certains récepteurs membranaires diffusant librement doivent être stabilisés aux jonctions de communication neuronales: les synapses. Des changements dans le comportement diffusif de ces récepteurs induisent des variations de leurs populations à la synapse. La capacité d’observer ces protéines diffuser individuellement est donc importante pour mieux comprendre certains mécanismes cellulaires associés au fonctionnement du système nerveux.
Alors que les fluorophores organiques (Alexa, Atto,…) et génétiquement encodées (GFP, RFP,…) photoblanchissent rapidement, les nanocristaux semi-conducteurs fluorescents (points quantiques: QDs) sont photo-stables, ce qui permet de suivre les protéines marquées sur de plus longues périodes. Même si la structure cristalline du QD dépasse rarement les 10nm de diamètre, la taille de la sonde fonctionnalisée, une fois équipée d’un enrobage hydrophile et de protéines d’hameçonnage, est d’environ 30 nm, limitant leur accessibilité dans la fente synaptique (environ 20 nm). De plus, la multivalence des versions commerciales des QDs fonctionnalisés pose problème, en leur permettant de lier plusieurs récepteurs à la fois.
Dans ce mémoire, nous présentons donc différentes approches pour la biofonctionnalisation de petit QDs monovalents, ainsi que les principales stratégies pour marquer des récepteurs synaptiques uniques à partir de QDs. De plus, nous présentons une étude de la diffusion de récepteurs synaptiques diffusant à l’intérieur et à l’extérieur de synapses et comparons les résultats en fonction des 2 types de sondes utilisés : QDs enrobés d’anticorps et QDs enrobés de streptavidine. Ces travaux devraient contribuer à l’optimisation d’une approche pour suivre les dynamiques des récepteurs synaptiques dans des modèles de plasticité synaptique.
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Linnik, Ekaterina. "Propriétés spectrales des paraélectriques quantiques." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2022. http://www.theses.fr/2022AMIE0037.
Full textAbstract:
Un SrTiO3 paraélectrique quantique est un matériau situé à proximité d'un point critique quantique de la transition ferroélectrique dans lequel la température critique vers l'état ferroélectrique est supprimée jusqu'à 0 K. Cependant, la compréhension du comportement de la transition de phase à proximité de ce point reste problématique. Ici, nous étudions les solutions solides basées sur le SrTiO3 pour approcher les régions pré-critiques du diagramme de phase et étudions le résultat de la coexistence des fluctuations quantiques et du mouvement thermique. Cela permettra la découverte de nouvelles déclarations de phase et de nouvelles propriétés physiques, résultant de la concurrence des régimes quantiques et classiques. En utilisant la concentration x de Pb dans la solution solide PbxSr1-xTiO3 comme paramètre d'accord et par l'application de la combinaison des méthodes de spectroscopie Raman et diélectrique, on approche le point critique quantique et on étudie l'interaction des phénomènes classiques et quantiques dans la zone de criticité. On obtient la température critique de PbxSr1-xTiO3 et l'évolution des propriétés dynamiques du système en fonction de x pour révéler le mécanisme de la transition. On montre que la transition ferroélectrique se produit progressivement par l'émergence de nanorégions polaires. On étudie également la transition structurelle cubique à tétragonale, qui se produit à des températures plus élevées, et montre que ses propriétés sont presque indépendantes de la concentration et ne sont pas affectées par la criticité quantique. On étudie la structure cristalline et la dynamique du réseau de solutions solides paraélectriques quantiques de BaxSr1-xTiO3 à l'aide de la diffraction des rayons X, de la spectroscopie Raman et de la spectroscopie infrarouge-térahertz (THz-IR) dans une gamme de température de 4-300 K. La diffraction des rayons X et la spectroscopie Raman révèlent la transition de phase structurale non polaire cubique à tétragonal à environ 100K. En même temps, les spectres Raman manifestent la présence de modes polaires, TO2 et TO4, normalement interdits en phase paraélectrique. L'émergence de ces modes indique l'apparition des nanorégions polaires dans une large plage de températures. Les modes deviennent plus intensifs à basse température, la dépendance en température de leurs intensités lors du refroidissement révèle un changement de pente en forme de coude, de plat à raide, indiquant l'activation des nanorégions polaires. Les spectres de transmission THz-IR montrent que les fréquences au carré des modes mous polaires TO1, responsables de la transition ferroélectrique, suivent le comportement de Cochran à haute température. Cependant, à basse température, ceux-ci ne disparaissent pas mais saturent à la température de Curie extrapolée, démontrant la caractéristique de plateau en dessous de 20K. Ce comportement, cohérent avec la saturation connue de la constante diélectrique, indique que la transition vers la phase ferroélectrique dans BaxSr1-xTiO3 est supprimée par les fluctuations quantiques et que le système reste dans l'état paraélectrique quantique à très basse température. Nous étudions également en détail les propriétés diélectriques du PbxSr1-xTiO3 et montrons que dans la composition avec x = 0,005, un plateau lisse est observé dans la dépendance à la température de la permittivité diélectrique. La hauteur du plateau dépend de la concentration en Pb et diminue progressivement lorsque x augmente. Ce plateau est dû aux fluctuations quantiques aléatoires des ions qui dominent à basses températures et concentrations. À x plus élevé, les fluctuations thermiques deviennent plus prononcées; donc le plateau disparaît<br>A quantum paraelectric SrTiO3 is a material situated in close proximity to a quantum critical point of ferroelectric transition in which the critical temperature of ferroelectric state is suppressed down to 0 K. However, the understanding of the behaviour of the phase transition in the vicinity of this point remains challenging. Here we study the solid solutions based on the SrTiO3 to approach the pre-critical regions of the phase diagram and study the outcome of the coexistence of quantum fluctuations and thermal motion. It will allow the discovery of the novel phase statements and physical properties, occurring due to competition of quantum and classical regimes. We study the crystal structure and lattice dynamics of quantum paraelectric BaxSr1 xTiO3 solid solutions using X-Ray diffraction, Raman and terahertz-infrared (THz-IR)-spectroscopies in a temperature range 4-300K. The X-Ray diffraction and Raman spectroscopy reveal the cubic-to-tetragonal non-polar structural phase transition at about 100K. At the same time, Raman spectra manifest the presence of polar modes, TO2 and TO4, normally prohibited in paraelectric phase. Emergence of these modes indicates the appearance of the polar nanoregions in a broad temperature range. The modes become more intensive at low temperatures, the temperature dependence of their intensities on cooling reveals the kink-like change of the slope from flat to steep, indicating on activation of polar nanoregions. The transmission THz-IR-spectra show, that squared frequencies of the polar TO1 soft modes, responsible for the ferroelectric transition, follow the Cochran’s behavior at high temperatures. However, at low temperatures, it does not vanish at extrapolated Curie temperature but saturates, demonstrating the plateau feature below 20K. This behavior, coherent with the known saturation of the dielectric constant, indicates that transition to ferroelectric phase in BaxSr1-xTiO3 is suppressed by quantum fluctuations and system stays in the quantum paraelectric state at very low temperatures. Using the concentration of Pb in PbxSr1-xTiO3 solid solutions as a tuning parameter and applying the combination of Raman and dielectric spectroscopy methods we approach the quantum critical point in PbxSr1-xTiO3 and study the interplay of classical and quantum phenomena in the region of criticality. We obtain the critical temperature of PbxSr1-xTiO3 and the evolution of the temperature-dependent dynamical properties of the system as a function of x to reveal the mechanism of the transition. We show that the ferroelectric transition occurs gradually through the emergence of the polar nanoregions. We study also the cubic-to-tetragonal structural transition, occurring at higher temperatures, and show that its properties are almost concentration-independent and not affected by the quantum criticality. We also study the dielectric properties for the PbxSr1-xTiO3 in detail and show that in the composition with x = 0.005, a smooth plateau is observed in the temperature dependence of the dielectric permittivity. The height of the plateau depends on the Pb concentration and gradually decreases when x increases. This plateau arises due to random quantum fluctuations of the ions which dominate at low temperatures and concentrations. At higher x, the thermal fluctuations become more pronounced; therefore the plateau disappears
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Nguyen, Hai Son. "Contrôle optique de l'émission résonnante de boites quantiques semiconductrices." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066542.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude de l'émission résonnante de boîtes quantiques uniques InAs/GaAs en microcavité planaire. Un montage original d'excitation par fibre optique est mis en œuvre afin de découpler spatialement l'excitation résonnante de l'émission des boîtes quantiques et de s'affranchir de la diffusion parasite du laser superposée au signal d'émission résonnante. Des études en puissance d'excitation et les mesures des fonctions de corrélation du premier et deuxième ordre confirment qu'une boîte quantique semiconductrice sous excitation résonnante peut être assimilée à un véritable système à deux niveaux. Cependant, l'environnement électrostatique lié aux impuretés non-intentionnelles de l'échantillon influence fortement l'émission résonnante des boîtes quantiques. Il apparaît pour la quasi-totalité des boîtes quantiques une complète inhibition de l'émission résonnante par blocage de Coulomb. L'utilisation d'un laser non-résonant supplémentaire de très faible puissance permet de résoudre ce problème grâce à un contrôle optique très efficace de l'émission résonnante. En effet, en présence de ce « gate » optique, l'émission résonnante est débloquée et les propriétés d'un système à deux niveaux sont spectaculairement restituées. Les effets du « gate » optique sur l'émission résonnante, le décalage spectral de l'émission résonnante et la statistique des photons émis sont parfaitement expliqués de manière quantitative par un modèle de population aléatoire que nous avons développé au cours de cette thèse.
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Delage, Marie-Ève. "Caractérisation de points quantiques comme matériau luminescent pour applications en dosimétrie." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/35023.
Full textAbstract:
La thèse présentée porte sur l’investigation d’un nouveau matériau luminescent pour une application en dosimétrie à scintillation, un matériau développé pour la première fois il y a environ une vingtaine d’années : les points quantiques colloïdaux (cQDs). Ces derniers sont des nanocristaux de semi-conducteurs possédant des propriétés uniques, découlant entre autres du confinement tridimensionnel de leurs porteurs de charge. Les cQDs constituent un matériau d’intérêt pour la dosimétrie à scintillation d’abord grâce à leur luminescence dont l’intensité est bonifiée par rapport à celle de leur équivalent macroscopique. Plusieurs autres propriétés des cQDs les rendent intéressants pour le développement d’un dosimètre à scintillation. Ils possèdent un large spectre d’absorption et un étroit spectre d’émission, dont la position du maximum d’absorption (émission) est dépendante de la taille et de la composition des cQDs. De plus, il existe de multiples supports physiques dans lesquels peuvent être insérés les cQDs, des supports comme divers solvants ou plastiques. Peu de travaux ont été menés sur la caractérisation de cQDs comme scintillateurs, spécialement dans le contexte d’une application en dosimétrie à scintillation pour la radio-oncologie. Une panoplie d’avenues nécessitaient donc d’être explorées pour établir un portrait des cQDs comme matériau luminescent pour des applications en dosimétrie. Plusieurs formes physiques dans lesquelles étaient inclus les cQDs ont été testées : de la poudre, des liquides et des plastiques. La majeure partie de la thèse traite de la caractérisation de cQDs comme scintillateur, mais une portion de la thèse porte aussi sur le développement d’instrumentation spécifique à la mesure aux accélérateurs linéaires. Celui-ci a été motivé par le fait que l’accélérateur linéaire a un rapport cyclique de 0,144%, faisant en sorte que la majorité de l’intégration continue de signal lumineux collecte du bruit. Un prototype de circuit intégrateur synchronisé a donc été développé, ce qui a permis de faire un gain sur le rapport signal sur bruit du signal mesuré. Concernant la caractérisation des cQDs, la première étude présentée rapporte les résultats d’une comparaison de la résistance à la radiation ionisante de cQDs à coquille simple et de cQDs à coquilles multiples, ce dernier étant le type utilisé pour le projet de thèse. Il a été montré que les cQDs à coquilles multiples ont une meilleure résistance à la radiation que les cQDs à coquille simple grâce à leur meilleure passivation de surface. De plus, la répétition de multiples irradiations entrecoupées de pauses a fait ressortir deux effets antagonistes pour chaque type de cQDs concernant la récupération, ou non, de leur efficacité de scintillation. Les cQDs à coquille simple ont présenté une accélération de la dégradation de leur scintillation entre les pauses alors que les cQDs à coquilles multiples ont présenté un recouvrement systématique de leur intensité de scintillation. Ensuite, une étude portant sur les dispersions liquides de cQDs est présentée. On en retire que l’efficacité de scintillation dépend de la nature du solvant dans lequel sont dispersés les cQDs. L’alkylbenzène, le meilleur solvant, permet notamment d’obtenir une intensité de scintillation constituant le dixième de celle du scintillateur commercial Ultima Gold, et ce, malgré que la concentration de cQDs soit cinq ordres de grandeur plus faible que celle du fluorophore dans Ultima Gold. La dernière étude présentée porte sur la poursuite de la caractérisation des formes poudreuse et liquide de cQDs comme dosimètres. Des mesures rapportant la linéarité du signal en fonction de la dose déposée ont été menées pour des faisceaux de photons et d’électrons. D’autres mesures ont permis de caractériser la dépendance du signal en fonction de l’énergie du faisceau. Il a été montré que les dispersions liquides ont la dépendance la moins marquée, ayant une variation maximale de 15% à 220 kVp par rapport au signal à 6 MV pour la dispersion dans l’alkylbenzène. Cette variation se trouve même à être plus petite que celle observée pour la fibre scintillante BCF-60 et pour Ultima Gold. Quelques résultats préliminaires sont finalement rapportés concernant les scintillateurs plastiques de cQDs. Entre autres, il a été observé, aux énergies kV, que la dépendance en énergie du signal suit une tendance similaire à celle du BCF-60, mais dont l’amplitude de variation est moindre. En conclusion, chacune des formes de cQDs testées possède des particularités qui pourraient mettre de l’avant son utilisation en dosimétrie à scintillation. Ces dernières sont relatées en détail dans la conclusion de la thèse.<br>This thesis presents the investigation of a new luminescent material as the sensible volume of scintillating dosimeters, a material which has been developed in the past twenty years: colloidal quantum dots (cQDs). These nanocrystals are composed of semiconductors and have unique properties, which are in part due to the three-dimensional quantum confinement of their charge carriers. cQDs constitute a material of interest for scintillation dosimetry since they have a more important light emission than their bulk counterpart. Moreover, they have a wide absorption and a narrow emission spectrum, for which their maximum absorption (emission) is tuneable with the cQD size and composition. The cQDs can be incorporated to many physical supports like liquids or plastics. Few studies have characterized cQDs as scintillators for an application in radiation oncology dosimetry. Thus, many research paths had to be explored to establish the portrait of cQDs as a luminescent material for applications in dosimetry. cQDs under multiple physical forms were tested: powder, liquids and plastics. Even though the major part of the thesis deals with the characterization of cQDs, work has been done on improving the light signal collection. This part of the project was motivated by the low duty cycle of the linear accelerator (0.144%), which results in a continuous light acquisition including a lot of noise. Thus, a prototype of an integrated synchronized circuit was developed and lead to a better signal to noise ratio of the light signal collected, evaluated to be up to 8 times better. The first study on the cQD characterization reports the comparison results of the resistance to ionizing radiation of core/shell (CS) and multishell (MS) cQDs, the type that is used throughout the thesis. MS cQDs have proven to have a better radiation resistance than CS cQDs due to their better surface passivation. Moreover, repeated irradiations separated with pauses put forward an opposite trend concerning the effect of the pauses on the recovery of the scintillation efficiency. CS cQDs presented an accelerated degradation of their light production efficiency while MS cQDs showed a systematic scintillation efficiency recovery. In the second study, measurements were conducted in order to characterize the cQD liquid dispersions. It was observed that the cQD dispersion scintillation efficiency was dependent on the nature of the solvent. The alkylbenzene dispersion, offering the best light production, wasshown to reach a tenth of the light emission intensity of the commercial scintillator Ultima Gold. This observation is remarkable since the cQD concentration is five orders of magnitude lower than the fluorophore concentration in Ultima Gold. The last study presents the continuing characterization of the cQD powder and the cQD liquid dispersions as dosimeters. It is reported that their scintillation output is linear with dose when the cQDs are irradiated with various photon and electron beam energies. The light output dependence on beam energy was also quantified and it was shown that the cQD liquid dispersions have the least important dependence. Indeed, the alkylbenzene dispersion has a maximal signal variation from 6 MV of 15% observed at 220 kVp, a variation lower than what was reported for the scintillating fiber BCF-60 and Ultima Gold. Preliminary results are also presented for the cQD plastic scintillators. At kV energies, it was observed that the energy dependence of the scintillation output followed a similar trend than that of the BCF-60’s but had a lower variation amplitude. To conclude, each of the cQD forms has a potential in being used for scintillation dosimetry considering their proper particularities. These particularities are discussed in detail in the conclusion of the thesis.
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Pioro-Ladrière, Michel. "Étude par spectroscopie de Coulomb de points quantiques latéraux individuels et couplés." Thèse, Université de Sherbrooke, 2005. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/5054.
Full textAbstract:
Des points quantiques contenant un nombre discret et variable d’électrons sont formés dans un gaz bi-dimensionnel d’électrons à l’aide de grilles métalliques. Le transport électrique, le blocage de spin et la détection de charge sont employés comme outils spectroscopiques permettant de sonder les propriétés de ces nanostructures. Ces techniques permettent aussi de contrôler exactement le nombre d’électrons confinés dans des points quantiques individuels et couplés en utilisant un patron de grille judicieux. Une technique de refroidissement en tension est développée afin de minimiser les effets parasites du bruit télégraphique. Ce type de bruit de charge détériore la stabilité des nanostructures latérales par l’activation d’un minuscule courant de fuite entre les grilles et le gaz bi-dimensionnel. Un modèle expliquant le rôle du refroidissement en tension sur le courant de fuite est présenté. L’activation du courant de fuite est confirmée par détection de charge. Les effets des interactions entre les électrons piégés dans un point quantique sont ensuite étudiés dans un régime où il est possible de comparer les résultats expérimentaux avec ceux obtenus par diagonalisation exacte. L’étude démontre que la phase associée au facteur de remplissage v = 2 est instable au-dessus d’un nombre critique d’électrons. Cette instabilité est confirmée expérimentalement par blocage de spin. On démontre aussi l’existence d’états corrélés dans le régime des renversements de spin, associé au passage de la phase v = 2 à v = 1. Les états corrélés sont identifiés par spectroscopie en transport non linéaire. Cette caractérisation du diagramme de phase de points individuels permet de coupler deux points quantiques configurés à v = 2. Pour ce régime, la nanostructure se comporte comme un système à deux niveaux pouvant contenir entre un et quatre électrons de valence, et ce, même si le nombre total d’électrons est plus élevé. Les degrés de liberté de charge et de spin des deux points quantiques sont caractérisés en fonction du remplissage et du champ magnétique. On combine ensuite la détection de charge au transport électrique pour étudier les propriétés électroniques de deux points quantiques couplés dans le régime des petits remplissages (dix électrons et moins). On caractérise l’état à l’équilibre d'un seul électron isolé dans les points quantiques par détection de charge. On montre que le détecteur perturbe peu l’état en comparant les résultats à un modèle où la rétroaction du détecteur est prise en compte explicitement. Un deuxième électron est ajouté au système où une redistribution non triviale de la charge est observée. Des configurations avec plus de deux électrons par point sont ensuite explorées par spectroscopie dans le régime non linéaire. Finalement, l’induction des courants de Foucault dans le gaz bi-dimensionnel d’électrons servant de réservoir pour les nanostructures latérales est détectée électriquement. Ces courants persistent pour une longue durée en raison de la nature non dissipative du gaz bi-dimensionnel, associée à l’effet Hall quantique, et affectent les caractéristiques des nanostructures par l’apparition d’un potentiel de Hall hors équilibre entre les régions interne et externe du gaz.
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Vasanelli, Angela. "Transitions optiques interbandes et intrabandes dans les boîtes quantiques simples et couplées verticalement." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066800.
Full textAbstract:
Après avoir présenté les méthodes utilisées pour le calcul des états électroniques, nous discutons les états liés d'électron et de trou dans une boîte isolée. Nous calculons la force d'oscillateur et les règles de sélection pour les transitions intrabandes. Nous montrons qu'il faut distinguer entre les excitations polarisées dans le plan et celles polarisées verticalement ; notre calcul montre que dans une boîte isolée l'absorption est très anistrope. Dans le cadre des boîtes isolées nous développons également un modèle pour interpréter plusieurs expériences récentes de STM, qui prétendent à l'observation directe des fonctions d'onde d'électron et de trou. Nous étudions ensuite les systèmes de boîtes empilées. Nous discutons le couplage entre les boîtes en fonction de l'épaisseur de la barrière qui les sépare. Nous nous intéressons en particulier au régime de boîtes fortement couplées. Nous montrons que l'anisotropie typique des boîtes uniques diminue considérablement dans le cas des systèmes de boîtes fortement couplées. Ces derniers sont particulièrement intéressants si l'on regarde les effets du champ électrique. Nous montrons ainsi que les systèmes de boîtes fortement couplées sont aussi polarisables que les puits quantiques, avec une propriété en plus : le confinement dans le plan. La dernière partie de ce travail présente une discussion détaillée des états du continuum bidimensionnel (couche de mouillage) et tridimensionnel (barrière). Le rôle du continuum est particulièrement important dans le cas des transitions interbandes : nous montrons que les transitions croisées entre états liés et états du continuum sont à l'origine d'un fond continu entre la partie basse énergie du spectre (due aux transitions liées) et le seuil de la couche de mouillage. Cet effet, observé expérimentalement, montre de façon claire que le modèle "atome artificiel" est trop simple pour décrire de façon adéquate les propriétés des boîtes quantiques<br>After an introduction on the methods used for electronic states calculation, we study electron and hole bound states in a single dot. We initially evaluate the oscillator strength and polarization selection rules for intraband transitions. We show that in a single dot the absorption is very anisotropic, depending on the polarization direction of the incident light. We also develop a model for interpreting some recent STM measurements, which are able to "image" single dot wavefunctions. Then we study vertically stacked quantum dot systems. We examine the coupling between the dots of a stack as a function of the barrier the thickness. Systems of strongly coupled dots are particularly interesting : we show that the optical anisotropy, typical of single dots, considerably diminishes in this kind of systems. Strongly couple dots are also interesting when electric field effects are studied. We show that they are as tunable as quantum wells, of the same dimensions, when an uniform electric field is applied in the growth direction. In addition to this enhanced Stark tunability, stacked dots present the advantage over quantum wells that no continuum absoprtion exists. The last part of this work is devoted to a detailed numerical study of continuum, wetting layer (2D) and barrier (3D), states. We show that the continuum states have an important role for interband transitions. We show in particular that crossed transitions, which involve bound and continuum states, lead to the appearance of a continuous background in the interband absorption spectrum in the energy range between the bound-to-bound transitions and the wetting layer absorption edge. The existence of this background, experimentally proved, shows that the "artificial atom" model is too simple to describe the features of quantum dot interban spectrum
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Allen, Claudine. "Points quantiques sur substrat d'indium phosphure: Plate-forme pour des composantes optoélectroniques accordables." Thesis, University of Ottawa (Canada), 2006. http://hdl.handle.net/10393/29337.
Full textAbstract:
InAs/InGaAsP quantum dots were embedded in laser diode structures grown on (100) InP and tunable lasing has been observed between 1.5 mum and 1.7 mum. We first investigated the dynamics of charge carriers and photons in these laser diodes. It was found that the carriers confined in the quantum dots have discrete energy states like those of a bidimensional harmonic oscillator. The interaction between charge carriers and electromagnetic waves was analyzed through the electrical susceptibility. This has confirmed the possibility of wave amplification if the charge carrier population in the quantum dots is inverted, eventually leading to lasing if enough current is injected. Next, we have studied experimentally three different laser diode structures; their spectral properties and their super linear relation between emitted optical power and injected current demonstrate lasing characteristics. The best optoelectronic performance was obtained for the structure with the deepest charge carrier confinement potential and largest density of quantum dots, but an increase of this second parameter doesn't guarantee an improvement of the performance. At room temperature, a laser threshold current density of 1.1 kA/cm 2 and an external quantum differential efficiency of 9.4% have been measured for this laser diode structure as well as a good internal quantum efficiency of 25% approximately. This efficiency decrease from internal to external was attributed to high internal photon losses with a coefficient of 28 cm-1. Typical increase of the threshold current density with temperature was verified with characteristic temperatures between 52 K and 121 K, but this characteristic temperature abnormally increased above 180 K for two of the three laser diode structures. Spectral tuning potential was assessed by studying the effect of temperature and length of the laser diodes on their lasing wavelength. Promising results incited us to set up an external cavity tunable laser based on our quantum dot laser diodes. A tuning range of 110 nm centered at 1580 nm was reached in a spectral region important for applications of optoelectronic devices in the field of telecommunications.
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Boivin, Mathieu. "Contrôle de la morphologie dans les cellules solaires hybrides polymère-points quantiques colloïdaux." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/27761/27761.pdf.
Full text
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Ribayrol, Aline. "Nanostructures de semiconducteurs semimagnétiques CdTe/(Cd,Mn)Te : magnéto-optique de puits quantiques étroits, gravure ionique réactive et caractérisation de points quantiques." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20126.
Full textAbstract:
La premiere partie de ce travail presente des resultats de magnetooptique obtenus sur des heterostructures de semiconducteurs semimagnetiques cdte/(cd,mn)te. Sous l'action d'un champ magnetique, le decalage des bandes de conduction et de valence dans les deux materiaux varie, du a un effet zeeman geant dans les barrieres semimagnetiques. Pour un champ magnetique critique on peut observer la transition type i-type ii. Nous presentons des resultats de magnetoreflectivite obtenus sur des puits quantiques etroits. La transition excitonique e#1hh#1 suit un comportement normal en champ magnetique. Une structure additionnelle, attribuee a une transition excitonique e#1hh#3 est observee pour un champ superieur a trois tesla. Elle n'est pas observee sur des puits plus larges. La comparaison avec un modele variationnel dans l'approximation de la fonction enveloppe nous permet de determiner un offset relatif de bande de valence de l'ordre de 23%. L'influence du choix du modele, en particulier de la fonction d'essai bi- ou tridimensionnelle, sur la valeur de l'offset est discutee. La seconde partie est consacree a la fabrication et a la caracterisation de points quantiques. Les techniques employees sont la lithographie par faisceau d'electrons et la gravure ionique reactive dans un melange methane/hydrogene/oxygene. Des colonnes presentant un facteur d'aspect eleve ont ete obtenues. L'influence des parametres de la gravure ionique reactive sur la qualite des structures realisees est examinee. Nous presentons egalement les premiers resultats de photoluminescence sur ces echantillons. Un deplacement vers les hautes energies des transitions excitoniques dans les points quantiques est observe par rapport au materiau de reference. L'origine de ce deplacement est discute en termes d'interdiffusion et/ou relaxation de la contrainte
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Barichard, Anne. "Enregistrement et analyses physico-chimiques de réseaux dans des matériaux composites polymères-points quantiques." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28504/28504.pdf.
Full text
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Richter, Mirja. "Croissance par EJM à boîtes quantiques sur des couches localement dopées par FIB." Nice, 2007. http://www.theses.fr/2007NICE4086.
Full textAbstract:
L’objet de ce travail fut d’étudier et de modifier la structure des niveaux énergétiques de boîtes quantiques InAs par croissance de différentes couches de confinement supérieures. L’effet de telles couches faites de (In,Ga)As, sur la structure de niveaux de boîtes quantiques InAs auto-assemblées, a été étudié par spectroscopie de capacité vs tension. Par rapport à l’emploi du GaAs, un décalage vers le rouge de l’émission du niveau fondamental a été observé. Il est montré que ce décalage provient en grande partie des états de la bande de conduction ? Avec un confinement fait de (InGa)(As,N), la longueur d’onde d’émission a pu être étendue jusqu’à1,52 μm. Une émission de haute qualité est obtenue après recuit thermique rapide, et ce jusqu’à une longueur d’onde de 1,45 μm. Par ailleurs, ces boîtes quantiques ont été intégrées au sein d’une diode electro-luminescente tout nouvellement développée. Les dimensions de la région active y ont été réduites par écriture isolante à l’aide de faisceaux d’ions focalisés, afin d’obtenir l’électroluminescence provenant de quelques boîtes quantiques seulement. Ce travail constitue une vers l’obtention de l’émission de photons uniques aux longueurs utilisées en télécommunications par fibres optiques<br>The aim of this work was to study and alter the energetic level structure of self-assembled InAs quantum dots by overgrowth with different cap layers. The influence of (In,Ga)As cap layers on the level structure of self-assembled InAs quantum dots was studied by capacitance-voltage spectroscopy. The red shift of the ground state emission as compared to GaAs capping was found to originate mainly from the conduction band states. With (In,Ga)(As,N) capping, emission up to 1,52 μm was demonstrated. After rapid thermal annealing, highest quality emission was found up to 1. 45 μm. Additionally, InAs quantum dots were integrated into a newly developed light emitting diode whose active region was reduced by insulation writing with focused ion beams to achieve electroluminescence from few quantum dots only. Altogether, first steps were taken towards single photon emission at the most efficient telecommunication wavelengths
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Alterary, Seham. "Synthèse, caractérisation et fonctionnalisation de CdS et de suspensions magnétiques collïdales en vue d'application biomolécules." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077230.
Full textAbstract:
Lors de cette thèse, deux axes ont été développés. La première partie du manuscrit a été consacrée au développement de nanocristaux pour des applications biologiques, Dans un premier temps, nous avons réussi la synthèse de nanoparticules de CdS_fonctionnalisées par des oligothiophènes carboxylates. Ces ligands carboxyliques forment une couche compacte autour des nanocristaux ce qui permet leur dispersion dans l'eau. Ces nano-structures fonctionnalisées ont été caractérisées par différentes techniques. La taille des particules peut être contrôlée entre 2 et 4 nm. La fonctionnalisation par la biotine a été réalisée grâce un ester activé, le N-hydroxysuccinimide. Des essais de détection de l’ayidine ont démontré la capacité de ces particules à détecter une substance biologique. La deuxième partie du manuscrit est focalisée sur le développement de nouvelles structures nanométrique core-shell. Dans cette partie nous avons mis au point une méthode de synthèse sol-gel pour l'encapsulation homogène des nanoparticules magnétiques d'une couche de silice dont l'épaisseur est contrôlable. Les nanoparticules cœur magnétique et écorce silice sont ensuite caractérisées par différentes méthodes physico-chimiques. Nous avons réussi à démontrer, clairement la possibilité d'élaborer des nanoparticules structurées présentant un cœur magnétique et une écorce de silice<br>Semiconductor quantum dots (QDs) are a new generation of inorganic probes with advantageous properties over traditional organic probes for biological applications. A major hurdle in the use of QDs for biology is the inability of the hydrophobically synthesized QDs to interface with aqueous environments. In the first part of this dissertation we describe the synthesis of water-soluble CdS QDs end-capped with N-hydroxysuccinimide ester groups, with narrow size distribution. These CdS QDs are synthesized in polyol medium using terthiophene dicarboxylic acid as a stabilizer. The structure of the hybrid product was investigated by TEM, XRD, optical and FTIR spectroscopy. The modifîed nanoparticles consist of a few tens of oligothiophène units attached to the CdS core. The free carboxylic end groups were transformed into 7V-hydroxysuccinimidyl ester and were further cross-linked with biotin and avidin. Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy results indicate successful modification of CdS QD surfaces. The second part, describes the synthesis and the characterization of hybrid magnetic core-shell structures. The Stöber method bas been adopted to prepare hybrid core-shell particles by coating the surfaces of monodisperse magnetic emulsion with uniform silica shells. The Stöber method has been adopted to prepare hybrid core-shell particles by coating the surfaces of monodisperse magnetic emulsion with uniform silica shells. The coated particles have been characterized by electron microscopy (TEM), XPS spectroscopy and IR and showing a core shell structure with a uniform layer of silica
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Henry, Étienne. "Auto-assemblages nanostructurés à base de lipides, d'actine et de quantum dots : synthèse, structure et propriétés photophysiques." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S166.
Full textAbstract:
Deux auto-assemblages nanostructurés, avec et sans quantum dots, ont été obtenus par la synchronisation de la croissance de filaments d'actine et de l’empilement lamellaire de membranes lipidiques. Un large panel de techniques (diffraction des rayons X, microscopie électronique en transmission et microscopie optique) et un important développement instrumental ont permis d'étudier et de comprendre la dynamique de croissance de ces matrices, pour en maitriser la nanostructuration. Un micro-spectromètre de fluorescence a été développé pour étudier la fluorescence de la matrice décorée par des quantum dots. De nouvelles propriétés photophysiques ont été caractérisées et attribuées à la nanostructuration. La nouveauté des structures obtenues et leur mécanisme biochimique d’organisation, ouvrent des perspectives dans le domaine des matériaux auto-assemblés et de la nano-photonique<br>Two nanostructured self-assemblies, with and without quantum dots, were obtained by the synchronization of the growth of actin filaments and the layer stacking of lipidic membranes. A broad panel of techniques (X-rays diffraction, transmission electronic microscopy and optical microscopy) and an important instrumental development allowed to study and understand the growing dynamic of these matrices, in order to control their nanostructuration. A fluorescence micro-spectrometer has been developed to study the fluorescence of the matrix decorated by quantum dots. New photophysic properties has been characterized and are due to the nanostructuration. The new feature of the structures and their biochemical mechanism of organization, open new features in the field of self-assembled materials and nano-photonic
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Petitprez, Emmanuel. "Propriétés optiques et structurales de super-réseaux de boites quantiques auto-organisées de InAs." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0006.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés optiques et structurales de super-réseaux de points quantiques auto-organisés de InAs. Ces structures ont été réalisées par épitaxie par jets moléculaires sur substrats de GaAs (100) en faisant varier la distance entre les couches de points quantiques. Les échantillons ont ensuite été étudiés par microscopie électronique en transmission et photoluminescence. Une analyse quantitative des images de microscopie montre que la réduction de l'espacement entre les couches produit une amélioration de l'uniformité et de l'alignement vertical des points quantiques. Cependant, des couches de points quantiques trop proches ont tendance à relaxer et conduisent à la formation de défauts structuraux identifiés comme micromacles. Nous avons rapporté pour la première fois un comportement original de la position du pic de photoluminescence lorsque la distance entre les couches de points quantiques est réduite. Ce comportement est interprété en termes de modifications structurales des points quantiques, couplage électronique, relaxation de la contrainte et recombinaison non radiative au voisinage des défauts. La modélisation des spectres de photoluminescence ne reproduit le comportement expérimental que lorsque ces quatre phénomènes sont pris en compte. Des résultats expérimentaux additionnels confirment en outre l'interprétation proposée<br>In this work we present a systematic study of the optical and structural properties of self-organized InAs quantum dot superlattices. The structures were grown by molecular beam epitaxy on (100) GaAs substrates with different spacing between the quantum dot layers. The samples have been investigated by transmission electron microscopy and photoluminescence. A quantitative analysis of microscopy images shows that spacer layer thickness reduction improves the quantum dots uniformity and vertical alignment. However, closely stacked quantum dot layers tend to relax through the formation of structural defects identified as microtwins We report for the first time on an unusual behavior of the photoluminescence peak position when the spacer layer thickness is reduced. This behavior is interpreted in terms of quantum dot size modification, electronic coupling, partial strain relaxation and non-radiative recombination through defect centers. Simulated photoluminescence spectra only fit the experimental data when these four features are considered. Additional experimental results also support our interpretation
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Jussiau, Etienne. "Dynamique des systèmes quantiques ouverts : un niveau quantique discret fortement couplé à un continuum avec une structure de bandes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY032.
Full textAbstract:
Suivant les progrès technologiques de la révolution industrielle, la thermodynamique classique a été développée au XIXème siècle dans le but de comprendre la conversion de la chaleur en travail intervenant dans les machines thermiques nouvellement élaborées. Les travaux de Boltzmann apportèrent une autre révolution conceptuelle avec la physique statistique. Il démontra l’origine microscopique des lois de la thermodynamique, celles-ci ne décrivant en fait que le comportement macroscopique de systèmes pour lesquels la thermalisation locale est plus rapide que toutes les autres échelles de temps. Cependant, conséquemment à l’intérêt grandissant pour les nanotechnologies, il est aujourd’hui possible de manipuler des systèmes microscopiques pour lesquels la thermalisation est plus lente que les échelles de temps associés aux flux d’électrons. Une avancée technologique majeure dans ce domaine provient de l’utilisation de boîtes quantiques, des dispositifs nanométriques permettant de confiner les électrons sur des distances si petites qu’ils se répartissent sur des niveaux d’énergie discrets. Il est alors évidemment indispensable de prendre en compte les effets quantiques pour l’étude de ce type de systèmes, c’est-à-dire de concevoir des outils théoriques alliant thermodynamique et mécanique quantique.Les problèmes de thermodynamique quantique sont souvent abordés dans le cadre de la théorie des systèmes quantiques ouverts. L’idée générale de ce formalisme est d’étudier la dynamique d’un « petit » système quantique lorsqu’il est couplé à un autre système supposé bien plus « gros » et représentant l’environnement. On démontre alors que l’évolution temporelle du petit système peut être décrite par une équation maîtresse dans la limite où il est faiblement couplé à l’environnement. Cependant, il semble intuitivement qu’une machine pourra délivrer une puissance plus importante dans un contexte de fort couplage-Pour les problèmes de transport électronique, le formalisme de Landauer-Büttiker permet de décrire le régime de fort couplage. Dans ce cadre, les électrons sont supposés ne subir que des processus de diffusion élastique dans le système central. Toutes les propriétés thermoélectriques de la machine peuvent alors être caractérisées grâce aux propriétés de transmission du diffuseur. Cependant, ce formalisme souffre aussi d’une importante limitation, la structure de bandes des réservoirs étant ignorée.Ici nous avons choisi d’adopter un point de vue différent pour aborder le régime de fort couplage en étudiant un modèle exactement résoluble. Nous analysons donc le modèle de Fano-Anderson décrivant un niveau discret couplé à un continuum. Nous nous intéressons particulièrement à l’influence de la densité d’états des réservoirs. On démontre en effet que, sous certaines conditions, des états liés discrets apparaissent dans les bandes interdites des réservoirs. Ces états jouent un rôle prépondérant sur la dynamique du niveau discret à temps longs : leur contribution dépend de la préparation initiale du système et peut donner lieu à des oscillations permanentes de l’occupation du niveau discret.Nous commençons par expliciter la solution exacte du modèle en nous concentrant particulièrement son comportement à temps longs. Nous analysons ensuite deux cas particuliers. En premier lieu, nous nous intéressons aux propriétés de transport d’une boîte quantique à un niveau couplée à un semi-conducteur présentant une unique bande interdite. Un état lié apparaît dans cette bande lorsque le couplage au réservoir dépasse une valeur critique ce qui affecte fortement les propriétés de transport du système. Nous étudions ensuite le cas de réservoirs décrit par un modèle de liaisons fortes dont la densité d’états ne comporte qu’une bande finie d’énergie. Nous montrons qu’un niveau discret couplé à un tel réservoir se comporte comme un système à plusieurs niveaux, sa densité d’états locale et sa transmission présentant de multiples résonances<br>Following the technological advances of the Industrial Revolution, classical thermodynamics was developed in the 19th century in order to understand the conversion of heat into work in newly designed machines. The works of Boltzmann brought another conceptual revolution with statistical mechanics. He demonstrated the microscopical origin of the laws of thermodynamics which actually only describe the macroscopic behaviour of systems in which local thermalization is faster than all other timescales. However, following the growing interest for nanotechnologies, it is now possible to manipulate microscopic systems in which thermalization is slower than the timescales for electron flow. A major technological advance in this field stems from the use of quantum dots, nanoscale devices which confine electrons on such small scales that they spread on discrete energy levels. It is then essential to take into account quantum effects for the study of this type of systems, that is to say to design theoretical tools combining thermodynamics and quantum mechanics.Problems of quantum thermodynamics are often tackled in the framework of the theory of open quantum systems. The general idea of this formalism is to study the dynamics of a “small” quantum system when it is coupled to another much bigger representing the environment. One can then show that the time evolution of the small system can be described by a master equation in the limit where it is weakly coupled to the environment. However, it intuitively seems that the power output of machine would be higher in the context of strong coupling.For problems of electronic transport, the Landauer-Büttiker formalism allows to describe the strong-coupling regime. In this framework, electrons are assumed to solely undergo elastic scattering processes in the central system. All the thermoelectric properties of the machine can then be characterized thanks to the transmission properties of the scatterer. However, this formalism has an important limitation; it ignores the band structure of the reservoirs.Here we have chosen to adopt a different viewpoint to tackle the strong-coupling regime by studying an exactly soluble model. We therefore analyze the Fano-Anderson model describing a discrete level coupled to a continuum. We are particularly interested by the influence of the reservoirs’ band structure. One can indeed show that, under certain conditions, discrete bound states appear in the band gaps of the reservoirs. This state play an important rôle on the dynamics of the discrete at long times: their contribution depends on the initial preparation of the system and gives rise to persistent oscillations of the occupation of the discrete level.We start by deriving the exact solution of the model especially focusing on its long-time behaviour. We then analyze two special cases. First, we study the transport properties of a single-level quantum dot coupled to a semiconductor with single a band gap. A bound state appears in this gap when the coupling to the reservoir exceeds a critical value. We show that this greatly affects the transport properties of the device. We then study the case of reservoirs described by a tight-binding model which density of states consists of a single finite-range energy band. We show that a discrete level coupled to such reservoir behaves like a many-level system as its local density of states and transmission function exhibits multiple resonances
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Van, Roermund Raphaël. "Étude théorique du transport hors d'équilibre dans les boîtes quantiques Kondo." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENY050.
Full textAbstract:
En l'absence de méthodes théoriques exactes, beaucoup de questions liées au modèle d'Anderson hors d'équilibre n'ont pas encore trouvé de solution, engendrant une intense activité de recherche. Dans cette thèse, je discute le transport à travers des boîtes quantiques placées dans le régime Kondo au moyen d'une méthode d'équations du mouvement développée afin de tenir compte des effets de non-équilibre, et en particulier de la décohérence des processus virtuels de spin-flip impliqués dans l'effet de Kondo. Je compare mes résultats aux approximations précédentes, et montre les améliorations apportées par le nouveau schéma de découplage, qui résout les pathologies au point de symétrie particule-trou et permet la description du système dans une vaste gamme de paramètres. Je dérive un taux de décohérence pour les excitations, et montre son implication dans le passage du régime de couplage fort à celui de couplage faible sous l'effet d'une différence de potentiel, de la température ou d'un champ magnétique. À la lumière de ce résultat, j'étudie l'applicabilité des équations du mouvement hors d'équilibre. Je discute ensuite l'évolution d'observables hors d'équilibre ; la conductance différentielle présente un pic centré autour d'une différence de potentiel nulle et atteignant une value maximale G = 2e^2 /h. Son comportement à basse énergie se révèle universel lorsque la différence de potentiel est normalisée par la température Kondo. Je montre finalement qu'un champ magnétique divise le pic dans la conductance différentielle. La distance exacte entre les deux sommets est discutée à la lumière d'expériences récentes, pour lesquelles je donne une explication phénoménologique, et je propose un nouveau schéma expérimental pour vérifier mes hypothèses<br>In the absence of exact theoretical methods, many questions related to the non-equilibrium Anderson model have remained unsolved and are at the origin of an intense research activity. In this thesis I discuss transport through quantum dots put in the Kondo regime by means of an equations-of-motion method that was developed in order to account for the non-equilibrium effects and in particular the decoherence of the virtual spin-flip processes involved in the Kondo effect. I compare my results to previous approximations and show the improvements brought by the new decoupling scheme, which solves pathologies at the particle-hole symmetric point and enables the description of the system over a wide range of parameters. A decoherence rate is derived for the excitations which is shown to involve a crossover from the strong- to the weak-coupling regime when either the temperature or the bias voltage or the magnetic field is increased. In the light of this result, I conclude on the applicability of the present equations-of-motion scheme out of equilibrium. I also discuss observables out of equilibrium; the differential conductance exhibits a zero-bias peak reaching a maximum value G = 2e^2/h. Its low-energy behavior turns out to be universal after the bias voltage is normalized by the Kondo temperature. I finally show that a finite magnetic field splits the zero-bias peak in the differential conductance. The actual distance between the peaks is discussed in the light of recent experiments for which I give a phenomenological explanation. A new experimental setup is proposed in order to verify my assumptions
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Sondergard, Elin. "Croissance de nanocristaux par auto-organisation en phase liquide : vers le reseau de points quantiques." Nice, 1998. http://www.theses.fr/1998NICE5212.
Full textAbstract:
Ce travail de these traite des differentes possibilites de croissance de nanocristaux monodisperses sur un substrats amorphe. Le but est de proposer une nouvelle methode de production de telles structures, permettant ainsi d'etudier les effets de confinement quantique et les proprietes de ces materiaux. Une methode de croissance basee sur la croissance de type volmer-weber en phase liquide s'est montree tres interessante pour la production de nanocristaux et pourrait etre encore amelioree par traitement thermique. De plus une revue des problemes lies a la croissance en general est presentee. Plusieurs nouvelles techniques assez diverses ont egalement ete developpees : l'analyse des images par la theorie des ondelettes s'est montree une technique tres efficace pour traiter les images des distributions de nanocristaux. Une nouvelle methode de mesure d'angles de mouillage des nanoparticules par microscopie electronique en transmission, utilisant le phenomene de fusion de surface est presentee. Enfin, la technique la plus importante, developpee dans cette these, est un nouveau four a haute temperature fonctionnant sous ultra-vide. Il a egalement ete montre que la haute temperature conduit a des problemes inattendus. Cette nouvelle technique pourrait ouvrir de nouvelles possibilites de productions de nanocristaux en utilisant le mode de croissance propose dans cette these.
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Goourey, Georgia. "Elaboration et durabilité de matériaux composites à base acrylate et de points quantiques de ZnO." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2013. http://www.theses.fr/2013CLF22371.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été dans un premier temps consacré à l’influence des points quantiques (QDs) de ZnO de taille 5 nm, synthétisés par voie sol-gel sur les propriétés physiques et physico-chimiques des réseaux enregistrés par holographie dans des photopolymères de type acrylate. L’amorceur, ici la camphorquinone, étant un élément clé de la photopolymérisation, une double approche expérimentale/théorique a permis de comprendre ses modifications photochimiques en fonction de la composition du système photosensible. L’introduction de 1 % en masse des QDs améliore les propriétés physiques des matériaux photostructurés (augmentation du rendement de diffraction due à la répartition spatiale des QDs) sans modifier la cinétique de polymérisation. Dans un deuxième temps, l’influence des QDs sur la durabilité des matériaux sous irradiation à λ 300 nm a été examinée. L’exposition des polymères purs et dopés entraîne des modifications chimiques de la matrice polymère et le dégagement de gaz. Cependant, la présence de QDs de ZnO (1 % en masse) a un effet photocatalytique sur la durabilité du matériau. Cet effet implique la contribution de l’électron et du trou photogénérés au mécanisme de dégradation, conduisant à une extinction partielle de la fluorescence des QDs. Il est d’autant plus important que le taux de QDs augmente dans le milieu et souligne le rôle de l’interface polymère/nanoparticule. En revanche, l’introduction de 1 % de nanocristaux semi-conducteurs de ZnO (taille 10-30 nm) entraîne une stabilisation de la matrice qui traduit un effet photoprotecteur inattendu de ces nanoparticules<br>This work was first devoted to the influence of ZnO quantum dots (QDs) with 5 nm diameter, synthesized by sol-gel method on the physical and physico-chemical properties of the gratings recorded in acrylate photopolymers by holography. Since the photosensitizer (in our study camphorquinone) is a key element in the photopolymerization process, a double experimental/theoretical approach was applied to understand its photochemical modifications as a function of the content of the photosensitive system. The introduction of 1 wt % of Qds improves the physical properties of the photo-patterned materials (increase of the diffraction efficiency due to the spatial distribution of QDs) without modifying the kinetics of polymerization. Secondly, the influence of QDs on the durability of materials under irradiation at λ 300 nm was investigated. The exposure of pure and doped polymers leads to the chemical modifications of the polymer matrix and the release of gas. However, ZnO QDs (1 wt % loading) negatively influenced the durability by their photocatalytic effect. This effect points out the contribution of the photo-generated charge carriers to the mechanism of degradation, leading to a partial quenching of the fluorescence of QDs. It also increases with increasing QDs content and underlines the role of the polymer/nanoparticule interface. On the contrary, the presence of 1 wt % of semi-conductor nanocrystals of ZnO (size 10-30 nm) induces a stabilization of the matrix. This reveals an unexpected photo-protective effect of these nanoparticules
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Pankratov, Andrey. "Propriétés des boites quantiques GaAs/AlGaAs obtenues par remplissage des nanotrous." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066028.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse a été de caractériser des boîtes quantiques obtenues avec une nouvelle méthode de croissance. Utilisant des techniques de microphotoluminescence, nous avons étudié les différentes contributions au mélange des bandes de trous lourds et de trous légers. En l'absence de contrainte, la distribution du paramètre de mélange est plus homogène ; cependant, d'autres contributions deviennent dominantes et nous les avons discutées. Nous avons mesuré les paramètres magnéto-optiques : facteurs Landé de l'électron et du trou, décalage diamagnétique, paramètres de structure fine des états noirs et brillants. Les valeurs obtenues ont permis d'estimer la variation des paramètres géométriques des boîtes, ce qui est lié à la qualité du contrôle de la croissance. La polarisation des états noirs mesurée s'est révélée différente de celle prévue selon le modèle utilisé précédemment dans la littérature. Utilisant un modèle théorique récent, nous avons reproduit nos observations, ce qui met en évidence une modulation possible de la polarisation des états noirs par le champ magnétique. Finalement, nous avons effectué des études de contrôle de charges dans des structures n-i Schottky. Pour des boîtes uniques, des états multichargés ont été observés. Nous avons mesuré les énergies de liaison des trions positif et négatif, au préalable à une étude sur des molécules de boîtes. Nous avons observé des anticroisements des états S des trous dans deux boîtes, en accord avec nos prévisions basées sur les paramètres nominaux de l'échantillon<br>The goal of this thesis work was to characterise quantum dots obtained by a novel growth method. We used microphotoluminescence techniques to study multiple properties of these dots. We have evaluated main contributions to light-heavy hole valence band mixing. Contrary to self-assembled dots, we find a more homogeneous distribution of the mixing parameter, which can be explained by the absence of mechanical tension due to lattice mismatch. We have also measured magneto-optical parameters such as electron and hole g-factors, diamagnetic shift, fine structure splitting for bright and dark states. These results allowed us to estimate geometric parameters of dots, making a point on the growth quality. Polarisation studies on the dark states have revealed a result different from previous theoretical predictions. We have used a recently presented model to explain our findings. The last part of this work presents results on quantum dots embedded in an n-i Schottky structure. We have measured binding energies of positive and negative trions, to make a connection with previous results, to then study double quantum dot system. We have observed an anticrossing of hole S states, which is in agreement with our estimations based on sample parameters
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Finazzer, Matteo. "Boîtes quantiques accordées par contrainte mécanique et nanostructures photoniqueslarge bande pour le traitement quantique de l'information." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALY014.
Full textAbstract:
Les sources de photons uniques indiscernables accordables en longueur d’onde sont des composants clés pour les technologies quantiques de l'information. La réalisation d'un tel dispositif avec une boîte quantique semi-conductrice (BQ) nécessite un "bouton" pour accorder la longueur d'onde de l’émetteur et une structure photonique offrant une grande efficacité d'extraction de la lumière sur une large bande passante. Cette thèse présente plusieurs étapes importantes vers cet objectif.Nous étudions tout d'abord une cavité nanonocylindre, structure photonique qui, bien que très simple, offre une forte accélération de l'émission spontanée par effet Purcell sur une large bande passante. Pour la première fois, nous réalisons une spectroscopie strictement résonante d'une BQ intégrée dans une telle structure, en exploitant une détection avec une polarisation croisée pour supprimer la lumière parasite associée au laser d’excitation (collaboration avec le groupe de Richard Warburton). Ceci a permis une caractérisation fine des propriétés optiques de l'émetteur.Nous démontrons ensuite une source de photons uniques accordable basée sur une BQ intégrée dans une antenne à fil photonique. Des électrodes intégrées appliquent une force électrostatique qui tord le fil ; la déformation mécanique qui en résulte modifie l'énergie de bande interdite des BQs. Nous contrôlons la direction de flexion du fil et démontrons le décalage, vers les grandes comme vers les courtes longueurs d’ondes, de l'émission des BQs.En utilisant une tension alternative, l'actuation électrostatique peut également exciter les modes de vibration du nanofil. Cette capacité est intéressante dans le contexte de la nanomécanique hybride. Dans ces expériences, nous tirons parti de la photoluminescence des BQs pour détecter et identifier les modes de vibration mécaniques. En particulier, nous mettons en évidence un mode de flexion d'ordre élevé qui résonne à 190 MHz, une valeur qui dépasse le taux d’émission spontanée de la BQ. Ceci constitue une étape importante vers l’obtention du régime de bandes latérales résolues pour ce système.Les dispositifs étudiés dans ce travail ouvrent des perspectives très prometteuses pour les développements futurs de la photonique quantique et de la nanomécanique hybride<br>Bright and tunable sources of indistinguishable single photons are key devices for photonic quantum information technologies. Building such a source with a semiconductor quantum dot (QD) requires a “knob” to tune the QD emission wavelength combined with a broadband photonic structure for light extraction. This thesis reports several important steps towards this goal.We first investigate a nanocylinder cavity, a photonic structure that, despites its simplicity, offers a pronounced Purcell acceleration of spontaneous emission over a large spectral bandwidth. We demonstrate the first resonant optical spectroscopy of a QD embedded in a nanopost cavity, by leveraging a cross-polarization scheme that efficiently suppresses stray laser light (collaboration with the group of Richard Warburton). This technique enabled a precise characterization of the optical properties of the emitter.We next demonstrate a tunable single-photon source based on a QD embedded in a tapered photonic wire. In our device, a set of on chip electrodes biased with a DC voltage applies an electrostatic force to the wire. As the wire bends, the resulting mechanical strain changes the bandgap energy of the embedded QDs. We demonstrate both a large increase and a large decrease of the QD emission wavelength by controlling the wire bending direction.With an AC voltage, the above-mentioned actuation scheme can also excite the vibration modes of the nanowire. This capability is interesting in the context of hybrid nanomechanics. In our experiments, we leverage the QD photoluminescence to detect and identify the wire mechanical vibrations. In particular, we evidence a high-order flexural mode that resonates at 190 MHz, a value that exceeds the QD radiative rate. This constitutes an important step towards the spectrally-resolved-sidebands regime.The devices demonstrated in this work open promising prospects for the future developments of quantum photonics and hybrid nanomechanics
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Chauvin, Nicolas. "Spectroscopie de la boîte quantique unique dans les systèmes InAs sur InP et InAs sur GaAs émettant à 1,3 µm : application aux sources localisées." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0051/these.pdf.
Full textAbstract:
Les boîtes quantiques soulèvent actuellement un vif intérêt dans le domaine du traitement quantique de l'information qui nécessite l'utilisation de photons uniques pour la cryptographie ou le calcul quantique. Il est donc nécessaire de comprendre la physique des boîtes quantiques uniques InAs/GaAs et InAs/InP émettant dans la gamme spectrale 1,3 à 1,5 µm, longueurs d'onde adaptées pour la transmission dans les fibres optiques. Dans cette thèse, nous avons étudié le système exciton-biexciton, la structure fine, l'impact de la température ainsi que les excitons chargés pour une boîte quantique unique. Les études en fonction de la température ont montré que les largeurs à mi-hauteur sont de l'ordre du meV à la température de l'azote liquide et se situent entre 10 et 15 meV à température ambiante pour les boîtes InAs/GaAs. De plus, nous avons observé l'évolution de l'énergie de lisaison du biexciton et de la structure fine en fonction de la taille des boîtes InAs/InP<br>Quantum dots are very promising in the field of quantum information which requires the use of single photons for quantum cryptography or quantum calculation. Thus, it is necessary to understand the physic of single InAs/GaAs and InAs/InP quantul dots emitting in 1. 3 to 1. 5 micrometer spectral range, wavelengths adapted for the transmission through optical fibres. In this thesis, we studied the exciton-biexciton complex, the fine structure splitting, the impact of the temperature and charged excitons in single quantum dots. We observed the dependence of the biexciton binding energy and of the fine structure splitting as a function of the InAs/InP quantum dot size. Moreover, the studies as a function of the temperature showed that the linewidth of the exciton recombination is in the meV range nitrogen temperature and in the 10-15 me V range at room temperature for the InAs/GaAs dots
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Dutta, Bivas. "Energétique dans les dispositifs à un seul électron basés sur des îlots métalliques et des points quantiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY055/document.
Full textAbstract:
Aujourd'hui, nos appareils électroniques sont de plus en plus densément composés de composants nanoélectroniques. En conséquence, la dissipation de chaleur produite dans ces circuits augmente également énormément, provoquant une déperdition d’énergie considérable, en pure perte. Les effets thermoélectriques entrent en jeu ici car ils permettent d'utiliser cette chaleur perdue pour produire un travail utile. Par conséquent, l’étude du transport thermique et de l’effet thermoélectrique dans les nanostructures revêt une importance significative du point de vue scientifique et technologique.Dans cette thèse, nous présentons nos études expérimentales du transport thermique et thermoélectrique dans différents types de dispositifs à un seul électron, où le flux électronique peut être contrôlé au niveau de l'électron unique.Tout d’abord, nous montrons la mesure du transport de chaleur contrôlé par la grille dans un transistor à un seul électron (SET), agissant comme un commutateur thermique entre deux réservoirs. Nous déterminons la conductance thermique à l’aide d’un bilan thermique en régime permanent prenant en compte les différents chemins du flux de chaleur. La comparaison de la conductance thermique du SET avec sa conductance électrique indique une forte violation de la loi de Wiedemann-Franz.Deuxièmement, nous étendons l’étude du transport thermique dans les dispositifs à un seul électron dans le régime de boîte quantique, où, outre les interactions de Coulomb, il faut également prendre en compte les différents niveaux électroniques discrets. Nous discutons du bilan thermique entre deux réservoirs de chaleur couplés par un seul niveau de point quantique, et de la dissipation des électrons tunnel dans les contacts. Cela produit des formes de diamant de Coulomb dans la carte de température électronique de la source, en fonction de la polarisation et de la tension de grille.Enfin, nous présentons la mesure du transport thermoélectrique dans une jonction à boîte quantique unique, du régime de couplage faible au régime de couplage fort Kondo. Nos expériences introduisent une nouvelle façon de mesurer le pouvoir thermoélectrique en réalisant une condition de circuit ouvert quasi-parfaite. Le pouvoir thermoélectrique dans une boîte faiblement couplée montre le comportement e-périodique avec la charge induite par la grille, alors qu’il montre une période distincte de 2e en présence de corrélation Kondo. L’étude de la dépendance thermique révèle que la résonance de Kondo n’est pas toujours au niveau de Fermi, mais qu’elle peut être légèrement décalée, en accord avec les prédictions théoriques.Cette étude ouvre la porte à l’étude de transistors à une boîte quantique unique dont les propriétés thermodynamiques sont régies par les lois de thermodynamique quantique<br>At this age of technologically advanced world, the electronic devices are getting more and more densely packed with micro-electronic elements of nano-scale dimension. As a result the heat dissipation produced in these microelectronic-circuits is also increasing immensely, causing a huge amount of energy loss without any use. The textit{thermoelectric effects} come into play here as one can use this wasted heat to produce some useful work with the help of thermoelectric conversion. In order to achieve such a textit{heat engine} with a reasonably high efficiency, one needs to understand its thermal behavior at the basic level. Therefore, the study of thermal transport and thermoelectric effect in nano-structures has significant importance both from scientific and application point of view.In this thesis we present the experimental studies of thermal and thermoelectric transport in different kinds of single-electron devices, where the electronic flow can be controlled at the single electron level.First, we demonstrate the measurement of gate-controlled heat transport in a Single-Electron Transistor ($SET$), acting as a heat switch between two heat reservoirs. The measurement of temperature of the leads of the $SET$ allows us to determine its thermal conductance with the help of a steady state heat-balance among all possible paths of heat flow. The comparison of thermal conductance of the $SET$ with its electrical conductance indicates a strong violation of the Wiedemann-Franz (WF) law away from the charge degeneracy.Second, we extend the study of thermal transport in single-electron devices to the quantum limit, where in addition to the Coulomb interactions the quantum effects are also need to be taken into account, and therefore the individual discrete electronic levels take part in the transport process. We discuss the heat-balance between two heat reservoirs, coupled through a single Quantum-Dot ($QD$) level, and the dissipation of the tunneling electrons on the leads. This produces Coulomb-diamond shapes in the electronic-temperature map of the `source' lead, as a function of bias and gate voltage.Third, we present the measurement of thermoelectric transport in a single $QD$ junction, starting from the weak coupling regime to the strong coupling-Kondo regime. The experiments introduces a new way of measuring thermovoltage realizing a close to perfect open-circuit condition. The thermopower in a weakly coupled $QD$ shows an expected `$e$' periodic behavior with the gate-induced charge, while it shows a distinct `$2e$' periodic feature in the presence of Kondo spin-correlation. The temperature dependence study of the Kondo-correlated thermopower reveals the fact that the Kondo-resonance is not always pinned to the Fermi level of the leads but it can be slightly off, in agreement with the theoretical predictions.This study opens the door for accessing a single $QD$ junction to operate it as a $QD$-heat engine, where the thermodynamic properties of the device are governed by the laws of textit{quantum thermodynamics}
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Dif, Aurélien. "Auto-assemblages de quantum dots fonctionnalisés avec des membranes lipidiques ou des protéines." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S165.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse concerne le ciblage entre des nanocristaux inorganiques hydrosolubles CdSe/ZnS (QD) et des membranes lipidiques ou des protéines. Dans cette optique, ont été préparés des QD peptidiques de petite taille pourvus de fonctions chimiques appropriées et possédant des propriétés optiques et une stabilité colloïdale satisfaisantes. Leurs interactions électrostatiques avec des vésicules de charge opposée induit l'adhésion des QD sur toute la surface de la vésicule sans rupture de la membrane. La charge de la vésicule est alors inversée. La modification des lipides ou de leur charge surfacique conduit à un assemblage hybride QDs-lipides nanostructurés. Par ailleurs des protéines HisTag ont été couplées spécifiquement à des QD peguylés, fonctionnalisés avec des ligands polyacétates, par complexation via le Ni²⁺, in vitro et sur des lignées cellulaires<br>This work concerns the targeting between water-soluble inorganic nanocristals CdSe/ZnS (QD) and lipid membranes or proteins. Therefore small-sized peptidic quantum dots with various chemical functionalities and high colloidal stability and quantum yield were prepared. Their electrostatic interaction with opposite charged vesicles induces QD adhesion until the total covering and charge reversion of the membrane surface without any rupture. The use of various lipids leads to an nanostructured hybrid QD-Lipid assembly. In addition, polyhistidine tag (HisTag) proteins were specifically bound to pegylated functionalized QD in vitro and on transfected HeLa cells by complexation via Ni²⁺ of the QD polyacetate ligands and the protein HisTag
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Labeau, Olivier. "Détection et étude de nano-objets : nanocristaux de CdSe/ZnS et molécules uniques." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13004.
Full textAbstract:
Ce travail traite de la détection et de l'étude de nano-objets luminescents que sont les nanocristaux de semi-conducteur de CdSe/ZnS et les molécules aromatiques. Le mémoire est organisé en trois parties distinctes. La première décrit différentes méthodes de détection de nano-objets par des méthode optiques de champ lointain. L'accent est mis sur l'utilisation d'un dispositif de microscopie confocale de fluorescence fonctionnant aux très basses temlpératures. La seconde traite plus spécifiquement ed la spectroscopie des nanocristaux de CdSe/ZnS. Une étude complète ainsi qu'un modèle de l'évolution en foction de la température du déclin de la luminescence de ces nanocristaux à l'échelle individuelle sont détaillés. Des résultats concernant la spectroscopie d'excitation résonante et de fluorescence des nanocristaux de CdSe/ZnS sont aussi mentionnés. Enfin, dans une dernière partie, la détection de la charge d'un vortex d'Abrikosov est envisagée par la spectroscopie de molécules individuelles aromatiques fluorescentes aux très basses températures présentant un fort effet Stark linéaire. Ce travail met en évidence un phénomène supplémentaire, un déplacement régulier du spectre d'excitation avec la puissance excitatrice, observable pour des molécules situées au voisinage d'une interface métallique ou supraconductrice.
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Jacquet, Romain. "Josephson effects and Cooper pair splitting in modern hybrid devices." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0293.
Full textAbstract:
Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs séparés par deux points quantiques (dots), les paires de Cooper, qui sont les entités élémentaires du courant Josephson DC, peuvent être éventuellement scindées (processus CAR). Lorsqu'un champ magnétique est appliqué entre ces deux dots, la dépendance du courant critique renseigne sur ce processus de transport non local par une mesure à l'équilibre. Une efficacité de séparation des paires de Cooper a été définie et permet d'indiquer quels jeux de paramètres pourraient permettre à l'expérimentateur d'optimiser cette délocalisation spatiale d'électrons. Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs polarisée, un courant alternatif apparaît avec une fréquence Josephson proportionnelle à la tension appliquée. Dans une jonction entre trois supraconducteurs, plusieurs fréquences Josephson cohabitent. Néanmoins, lorque la borne centrale est mise à la terre et les deux bornes latérales sont polarisées avec des tensions commensurables, un courant Josephson DC apparaît traduisant le transport effectif de paires de Cooper. Des résultats numériques pour la résonance quartet (intrication de deux paires de Cooper scindées par double CAR) sont présentés. Un calcul unifié basé sur les fonctions d'onde solutions de l'équation de Bogoliubov - de Gennes a permis de calculer courant et bruit dans une jonction entre deux supraconducteurs qu'ils soient conventionnels ou topologiques. Dans une jonction entre deux supraconducteurs topologiques, des quasiparticules d'énergie nulle aux propriétés de Majorana peuvent exister et le calcul entrepris permet de dégager de nouvelles signatures pour la présence de ces excitations<br>In a Josephson junction between two superconductors with two quantum dots in between, Cooper pairs which are the elementary charge carriers of the Josephson DC current can eventually be split (CAR process). If a magnetic flux threads the area enclosed by dots and superconductors, the critical current as a function of the Aharonov-Bohm phase can give information about this nonlocal process through an equilibrium measurement. A splitting efficiency has been defined so that experimental parameters optimizing Cooper pair splitting can be indicated to the experimentalist. In a Josephson junction between two superconductors, if a voltage is applied, an alternative current occurs with a Josephson frequency proportional to the voltage drop. In an all-superconducting three-terminal junction, several voltage drops and consequently different Josephson frequencies coexist. However, if the central electrode is grounded while the lateral gates are biased with commensurate voltages, then a DC Josephson current is recovered which translates the effective transport of Cooper pairs. Numerical results for the quartet resonance (production of two entangled Cooper pairs split by double CAR) are provided. Josephson current and thermal noise have been computed for a junction between conventional superconductors and a junction between topological superconductors (hosting zero-energy quasiparticules with Majorana properties) within a unified framework based on the Bogoliubov - de Gennes scattering approach. Such a calculation participates in the recent search of convincing signatures for the presence of Majorana modes
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Mizrahi, Simon. "Dynamique ultrarapide dans les boites quantiques." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2024. http://www.theses.fr/2024IPPAE006.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’étude fondamentale et les applications optoélectroniques des boîtes quantiques colloïdales de calcogénide de mercure, avec une prépondérance pour le tellurure de mercure (HgTe). Celui-ci possède grâce au confinement quantique des porteurs, d’incroyables propriétés optiques lui permettant de modifier sa bande interdite et de couvrir l’intégralité du spectre infrarouge. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur une gamme comprise entre 2 et 4 microns, qui présente un grand intérêt pour les instruments de guidage mais aussi la détection de certains polluants. Cette étude a principalement été réalisée par l’utilisation de lasers femtosecondes, dans le cadre de la réalisation d’expériences de spectroscopie pompe-sonde. Cette technique a permit la caractérisation des propriétés électroniques des porteurs qui sont indispensable au développement et à la réalisation de sources lumineuses ainsi que de photodétecteurs. En effet, les données expérimentales obtenues dans le cadre de cette thèse ont abouti à la réalisation de la première LED électroluminescente centrée à 2 microns ainsi que d’un photodétecteur centré à 4 microns et dont la température de fonctionnement a pu atteindre 200 K, à l’opposé des 80 K des photodétecteurs moyen infrarouge commerciaux. Pour finir, cette étude présente aussi le comportement du HgTe et du bismuth monocristallin en fonction de la température. Ce dernier nous ayant servi d’étalon pour cette partie de la thèse<br>This thesis focuses on the fundamental study and the optoelectronic applications of colloidal quantum dots of mercury calcogenide, with a preponderance for mercury telluride (HgTe). Thanks to the quantum confinement of the carriers, HgTe has incredible optical properties allowing it to modify its band gap and cover the entire infrared spectrum. In this thesis, we focused on a range between 2 and 4 microns, which is of great interest for guidance instruments but also for the detection of certain pollutants. This study was mainly carried out using femtosecond lasers, in the context of pump-probe spectroscopy experiments. This technique allowed the characterization of the electronic properties of the carriers that are essential to the development and realization of light sources and photodetectors. Indeed, the experimental data obtained in the framework of this thesis led to the realization of the first light-emitting LED centered at 2 microns as well as a photodetector centered at 4 microns and whose operating temperature could reach 200 K, unlike the 80 K of commercial mid-infrared photodetectors. Finally, this study also presents the behaviour of HgTe and monocrystalline bismuth as a function of temperature. The latter served as a standard sample for this part of the thesis
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Loczechin, Aleksandra. "Les nanomatériaux en carbone : des alternatives antibactériennes et antivirales." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I117.
Full textAbstract:
La résistance croissante aux antibiotiques et les limitations dans le développement de nouveaux médicaments nécessitent la recherche de stratégies alternatives afin d’éradiquer les infections bactériennes. Des problèmes semblables apparaissent dans le développement de thérapeutiques antivirales, en raison de l’émergence constante de nouveaux virus et leur capacité à contourner les thérapies par des mutations génétiques. Ce travail de recherche examine la potentielle activité antibactérienne et/ou antivirale de nanostructures à base de carbone telles que les nanoparticules de diamant et les points quantiques carbonés (carbon quantum dots, CQDs), ainsi que l’oxyde de graphène réduit (reduced graphene oxide, rGO) combiné à des cryogels. Les CQDs produits par synthèse hydrothermale à partir de l’acide 4-aminophénylboronique comme précurseur carboné se sont montrés efficace en tant qu’inhibiteurs de l’attachement du coronavirus humain HCoV-229E-Luc aux cellules avec une EC50 de 5,2±0.7 µg mL-1. Les études mécanistiques suggèrent que les CQDs agissent lors des tout premiers stades de l’infection virale ainsi que lors de l’étape de réplication du virus. En parallèle, nous avons tiré parti du caractère multivalent des CQDs et des nanodiamants pour les modifier en y fixant de courts peptides synthétiques antimicrobiens (antimicrobial peptides, AMPs). Ces nanostructures ont été testées contre des bactéries pathogènes à Gram positif Staphylococcus aureus et à Gram négatif Escherichia coli et ont montré une activité antibactérienne plus élevée que celle des AMPs seuls. Dans le cas du rGO combiné à des cryogels chargés en AMPs, l’éradication des bactéries a été réalisée efficacement et à la demande en utilisant une irradiation infrarouge comme activateur externe permettant le relargage des AMPs<br>Increasing antibiotic resistance and limited development of new drugs necessitate the search for alternative strategies to eradicate bacterial infections. Similar problems are faced in the development of antiviral therapeutics, due to the constant emergence of new viruses and their ability to escape therapy by genetic mutations. This work investigates the potential antibacterial and/or antiviral activity of carbon-based nanostructures such as diamond nanoparticles and carbon quantum dots (CQDs) as well as reduced graphene oxide (rGO) in combination with cryogels. CQDs formed by hydrothermal synthesis from 4-aminophenylboronic acid as the carbon precursor showed to be efficient in the inhibition of the viral attachment of human coronavirus HCoV-229E-Luc to cells with an EC50 of 5.2±0.7 µg mL-1. Mechanistic studies suggest that the CQDs are acting at the early stage of virus infection as well at the viral replication step. In parallel, we took advantage of the multivalent character of CQDs as well as nanodiamonds and modified them with short synthetic antimicrobial peptides (AMPs). Tests of these nanostructures against Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Escherichia coli pathogens showed increased antibacterial activity when compared to AMPs alone. In the case of rGO combined with cryogels loaded with AMPs, bacterial eradication was achieved efficiently and on-demand using near-infrared light as external trigger to release AMPs
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Jacquet, Romain. "Josephson effects and Cooper pair splitting in modern hybrid devices." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0293/document.
Full textAbstract:
Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs séparés par deux points quantiques (dots), les paires de Cooper, qui sont les entités élémentaires du courant Josephson DC, peuvent être éventuellement scindées (processus CAR). Lorsqu'un champ magnétique est appliqué entre ces deux dots, la dépendance du courant critique renseigne sur ce processus de transport non local par une mesure à l'équilibre. Une efficacité de séparation des paires de Cooper a été définie et permet d'indiquer quels jeux de paramètres pourraient permettre à l'expérimentateur d'optimiser cette délocalisation spatiale d'électrons. Dans une jonction Josephson entre deux supraconducteurs polarisée, un courant alternatif apparaît avec une fréquence Josephson proportionnelle à la tension appliquée. Dans une jonction entre trois supraconducteurs, plusieurs fréquences Josephson cohabitent. Néanmoins, lorque la borne centrale est mise à la terre et les deux bornes latérales sont polarisées avec des tensions commensurables, un courant Josephson DC apparaît traduisant le transport effectif de paires de Cooper. Des résultats numériques pour la résonance quartet (intrication de deux paires de Cooper scindées par double CAR) sont présentés. Un calcul unifié basé sur les fonctions d'onde solutions de l'équation de Bogoliubov - de Gennes a permis de calculer courant et bruit dans une jonction entre deux supraconducteurs qu'ils soient conventionnels ou topologiques. Dans une jonction entre deux supraconducteurs topologiques, des quasiparticules d'énergie nulle aux propriétés de Majorana peuvent exister et le calcul entrepris permet de dégager de nouvelles signatures pour la présence de ces excitations<br>In a Josephson junction between two superconductors with two quantum dots in between, Cooper pairs which are the elementary charge carriers of the Josephson DC current can eventually be split (CAR process). If a magnetic flux threads the area enclosed by dots and superconductors, the critical current as a function of the Aharonov-Bohm phase can give information about this nonlocal process through an equilibrium measurement. A splitting efficiency has been defined so that experimental parameters optimizing Cooper pair splitting can be indicated to the experimentalist. In a Josephson junction between two superconductors, if a voltage is applied, an alternative current occurs with a Josephson frequency proportional to the voltage drop. In an all-superconducting three-terminal junction, several voltage drops and consequently different Josephson frequencies coexist. However, if the central electrode is grounded while the lateral gates are biased with commensurate voltages, then a DC Josephson current is recovered which translates the effective transport of Cooper pairs. Numerical results for the quartet resonance (production of two entangled Cooper pairs split by double CAR) are provided. Josephson current and thermal noise have been computed for a junction between conventional superconductors and a junction between topological superconductors (hosting zero-energy quasiparticules with Majorana properties) within a unified framework based on the Bogoliubov - de Gennes scattering approach. Such a calculation participates in the recent search of convincing signatures for the presence of Majorana modes
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Joumaa, Nancy. "Élaboration de latex fluorescents et de latex magnétiques par polymérisation en miniémulsion en vue d'applications biomédicales." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10300.
Full textAbstract:
Ce travail a consisté à élaborer deux types de particules de latex submicroniques, l’un fluorescent et l’autre magnétique, en vue d’applications dans le diagnostic biomédical. La synthèse de particules de latex fluorescentes, submicroniques et isodisperses en taille, a été réalisée en incorporant des Quantum dots (QDs ; CdSe/ZnS), par polymérisation en miniémulsion. L’étude a montré que l’intensité de fluorescence des particules augmente linéairement avec la concentration initiale des QDs. L’utilisation de QDs sans la couche de ZnS a conduit à des particules peu fluorescentes. Les particules submicroniques élaborées peuvent être fonctionnalisées par des groupements carboxyliques. Enfin, la taille des particules peut être contrôlée par la concentration initiale de tensioactif (SDS). Parallèlement, des particules magnétiques ont été préparées en utilisant un ferrofluide composé de nanoparticules d’oxyde de fer stabilisées dans le styrène par un tensioactif phosphaté polymérisable ou “surfmère”. Ces ferrofluides organiques stables et superparamagnétiques ont été encapsulés par polymérisation en miniémulsion et donnent lieu à des particules de latex dans lesquelles la répartition des oxydes de fer est homogène au sein de la matrice polymère. Les propriétés magnétiques des particules dépendent des caractéristiques du ferrofluide utilisé<br>The aim of this work was the elaboration of two kinds of latexes, fluorescent and magnetic, for diagnosis purpose. The synthesis of submicrometer and monodisperse fluorescent particles was carried out via the encapsulation of Quantum Dots (QDs; CdSe/ZnS) by miniemulsion polymerization. The results showed that the fluorescence signal of the particles increased linearly with the initial concentration of QDs. The use of QDs without the ZnS layer led to particules exhibiting a low fluorescent signal. The particles can also be functionalized by carboxylic groups. Finally, particle size can be adjusted by the initial surfactant (SDS) concentration. In parallel, magnetic particles were prepared using a ferrofluid composed of iron oxide nanoparticles stabilized in styrene by a reactive surfactant or “surfmer”. These stable and superparamagnetic organic ferrofluids were encapsulated by miniemulsion polymerization and led to latex particles in which the distribution of iron oxide was homogeneous within the polymer matrix. Magnetic properties of the particles are directly related with the characteristics of the ferrofluid used
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Paillard, Mathieu. "Dynamique de relaxation de spin dans les boîtes quantiques auto-organisées InAs/GaAs." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0011.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur l'étude de la dynamique des porteurs dans les boîtes quantiques auto-organisées InAs/GaAs par spectroscopie de photoluminescence résolue en temps. L'excitation strictement résonante du niveau d'énergie fondamental des boîtes nous a permis de déterminer directement le temps de vie radiatif de l'exciton dans ces nanostructures. En analysant l'alignement et l'orientation de spin de l'exciton après pompage optique, nous avons démontré le blocage de la relaxation de spin dans les boîtes à basse température. L'adjonction d'un champ magnétique longitudinal permet en outre de sonder la structure fine de l'exciton, au travers d'expérience de conversion alignement / orientation de spin. Lors d'expériences de pompage optique orienté réalisées sous excitation non résonante, nous observons une augmentation transitoire à priori inattendue du taux de polarisation circulaire de la luminescence des états excités des boîtes. Cet effet interprété en terme de "redistribution du spin électronique moyen" sur les différents niveaux d'énergie discrets des boîtes a pour origine le blocage de la relaxation d'énergie des électrons du fait du principe d'exclusion de Pauli. Des simulations basées sur une approche en terme de micro?états permettent de rendre compte de la dynamique de polarisation observée sur les différents niveaux d'énergies des boîtes<br>We have investigated the carrier dynamics in self-organized InAs/GaAs quantum dots structures by time-resolved photoluminescence. By performing a strict resonant excitation of the quantum dot ground state, we have directly measured the exciton radiative recombination time. At low temperature, we observe strictly no decay of both the linear and the circular luminescence polarization. This demonstrates that neither the electron, nor the hole spin relax on the exciton lifetime scale (2̃,5 ns). These experiments allow also to probe the exciton fine structure without resolving it spectrally. After optical orientation of carrier photogenerated under non resonant excitation, an unexpected increase of the quantum dot excited state luminescence polarization is observed. This effect is interpreted in terms of Pauli blocking which prevent the relaxation of an electron in the quantum dot ground state already occupied by another electron with the same spin orientation. We have developed a simple theoretical model, based on the Master Equation of Microstates, which qualitatively describes the experimental results
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Ménard, Samuel. "Étude des propriétés magnéto-optiques de structures à points quantiques indium(x) gallium(1-x) arsenic/arsenure de gallium." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2001. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4527.
Full textAbstract:
La structure électronique de points quantiques auto-assemblés InAs/GaAs et la dynamique de capture des porteurs ont été étudiées à l'aide d'expériences de magnéto-photoluminescence à faible température (4.5 K) et pour des champs magnétiques variant entre 0 et 16 T. Dans ce mémoire nous rapporterons les résultats obtenus sur deux séries d'échantillons interdiffusés par recuit rapide thermique pour différentes températures et différentes durées de recuit. La première série d'échantillons ne possédait qu'une seule couche de boîtes quantiques, ce qui la différenciait de la seconde série qui en comportait 25. Le processus d'interdiffusion conduit à une réduction significative de la largeur des raies d'émission PL associées aux différents états des points quantiques. Grâce à cette diminution de la largeur de ces raies, la dépendance en champ magnétique des états des points quantiques a pu être mise en évidence plus facilement. Nous avons ainsi pu corréler nos résultats expérimentaux aux calculs effectués dans le contexte des états de Fock Darwin. Nous avons également observé que le rapport entre l'intensité de la raie d'émission associée à la couche de mouillage et celle du pic d'émission correspondant aux points quantiques variait de façon non linéaire avec le champ magnétique. Le comportement observé semble être corrélé aux dépendances en champ magnétique du temps de capture des porteurs par les boîtes quantiques et du temps de recombinaison radiatif des excitons dans la couche de mouillage.
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Gaignard, Maxime. "Une source efficace de photons uniques et indiscernables." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALY089.
Full textAbstract:
Dans les domaines des communications quantiques et du calcul quantique, la transmission d'information à l'aide de photons uniques garantis la sécurité de la communication et permet la mise en œuvre de calculs irréalisables avec nos ordinateurs « classiques ». L'un des éléments primordiaux à la réalisation de tels protocoles est la source de photons. Elle doit émettre, à la demande, un et un seul photon aux propriétés quantiques déterminées.L'objectif de ce projet de thèse est de caractériser une source de photons uniques et indiscernables, conçue et fabriquée au CEA-Grenoble, et qui consiste en une boite quantique semiconductrice d'arséniure d'indium (InAs) intégrée à une nanocavité d'arséniure de gallium (GaAs). Présentant un faible facteur de qualité, la nanocavité permet l'extraction efficace de photons sur une grande plage de longueurs d'ondes (30nm). De plus, grâce à son petit volume de mode, l'émission spontanée des boites quantiques en son sein peut être accélérée par un effet Purcell pouvant aller jusqu'à 6.Dans ce manuscrit de thèse, nous détaillons tout d'abord la mise en place et l'optimisation des dispositifs expérimentaux utilisés pour caractériser les photons émis par notre échantillon : Micro-photoluminescence, mesure du temps de vie radiatif, expérience Hanbury-Brown et Twiss (HBT) et expérience Hong-Ou-Mandel (HOM). Ensuite, nous présentons les résultats expérimentaux obtenus pour les photons émis par deux boites quantiques distinctes : L'une contenant des états d'excitons neutres, et la seconde, un état d'exciton chargé. Afin de photo-créer ces états d'excitons dans les boites quantiques, deux dispositifs d'excitation optique impulsionnelle ont été mis en place : L'excitation résonante à deux photons du biexciton neutre, et l'excitation quasi-résonante assistée par phonons longitudinaux acoustiques de l'exciton neutre et de l'exciton chargé. Nous présentons la mesure des trois figures de mérite d'une source de photon unique pour ces deux boites quantiques : La brillance, l'unicité des photons émis et leur indiscernabilité. Dans un second temps, nous nous intéresserons particulièrement à l'état d'exciton chargé et mesurerons le profil de sa raie d'émission et sa fonction d'autocorrélation sous excitation résonante continue. Ces résultats, réalisés au sein du groupe de nano-photonique de l'université de Bâle, constituent la première démonstration d'excitation continue sur ces nanostructures, ce qui est une agréable surprise étant donné leur petite taille.Pour terminer, nous nous pencherons sur l’effet de l’application de contraintes mécaniques sur la séparation en énergie des deux états de l’exciton neutre, appelée la « séparation de structure fine ». Lors de la cascade radiative de l’état du biexciton neutre, les deux photons émis sont intriqués en polarisation, et la fidélité de l’intrication dépend notamment de la séparation de structure fine. Nous étudierons ici un second échantillon, où les boites quantiques InAs sont intégrées à un microfil photonique de GaAs. En faisant fléchir le microfil, des contraintes mécaniques sont appliquées sur les boites quantiques, ce qui a pour effet de modifier l’énergie des états de l'excitons. Nous présenterons une étude expérimentale visant à observer un possible effet sur la séparation de structure fine.En conclusion, nous avons développé et optimisé divers dispositifs expérimentaux permettant la caractérisation de sources de photons pour des applications dans le domaine des communications quantiques et du calcul quantique. Pour une première version de ces nanostructure photonique, la brillance, l'unicité de l'émission et l'indiscernabilité des photons émis par nos boites quantiques intégrées dans des nanocavités sont très encourageantes pour la suite. Les prochains objectifs portent sur l'amélioration des nanocavités et sur la caractérisation plus approfondie des phénomènes de décohérence et du couplage mécanique entre les boites quantiques et ces structures<br>In the fields of quantum communications and quantum computing, the transmission of information using single photons guarantees the security of the communication and enables calculations that would be impossible with our "classical" computers. One of the key elements in implementing such protocols is the photon source. It must emit, on demand, one and only one photon with specific quantum properties.The aim of this project is to characterise a source of single and indistinguishable photons, designed and manufactured at CEA-Grenoble, and consisting of an indium arsenide (InAs) semiconductor quantum dot integrated into a gallium arsenide (GaAs) nanocavity. With its low quality factor, the nanocavity enables photons to be extracted efficiently over a wide range of wavelengths (30nm). In addition, thanks to its small mode volume, the spontaneous emission of quantum dots within it can be accelerated by Purcell effect (Purcell factor up to 6).In this manuscript, we first detail the implementation and the optimisation of the experimental setups used to characterise the photons emitted by our sample : microphotoluminescence, radiative lifetime measurement, Hanbury-Brown and Twiss (HBT) experiment and Hong-Ou-Mandel (HOM) experiment. Then, we present the experimental results obtained for photons emitted by two distinct quantum dots : One containing neutral exciton states, and the second, containing a charged exciton state. In order to photo-create these exciton states in the quantum dots, two pulsed optical excitation schemes were implemented: the two-photon resonant excitation of the neutral biexciton, and the phonon-assisted quasi-resonant excitation of the neutral and charged excitons. We present the measurement of the three figures of merit of a single photon source for these two quantum dots : the brightness, the single-photon purity and the indistinguishability of the emitted photons. In a second phase, we will focus on the charged exciton state and measure the profile of its emission line and its autocorrelation function under continuous resonant excitation. These results, achieved within the nano-photonics group of the University of Basel, constitute the first demonstration of continuous excitation on these nanostructures, which is a good surprise given their small size.Finally, we will look at the effects of the application of mechanical stress on the energy separation of the two neutral exciton states, known as the "fine structure splitting" (FSS). During the radiative cascade of the neutral biexciton state, the two photons emitted are entangled in polarisation, and the fidelity of the entanglement depends in particular on the FSS. Here, we will consider a second sample, where the InAs quantum dots are embedded in a GaAs photonic nanowire. By bending the nanowire, mechanical stresses are applied to the quantum dots, which will modify the energy of the exciton states. We will present an experimental study aimed at observing a possible effect on the fine structure splitting.In conclusion, we have developed and optimised various experimental setups for characterising photon sources for applications in the fields of quantum communications and quantum computing. For a first version of these photonic nanostructures, the brightness, the single-photon purity and the indistinguishability of the photons emitted by our quantum dots integrated into nanocavities are very encouraging for the future. The next objectives are to improve the nanocavities and to characterise the decoherence phenomena and the mechanical coupling between the quantum dots and these nanostructures
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Shalak, Baker. "Modélisation de bit quantique en technologie de silicium." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILN014.
Full textAbstract:
Les sources de bruit sont l'un des facteurs critiques qui déterminent les performances des qubits dans les applications de calcul quantique. Les sources de bruit font référence à tous les facteurs externes qui peuvent causer des erreurs ou de la décohérence dans un qubit. Dans cette thèse, nous avons simulé ces effets dans le cas d'un qubit de spin à trous en technologie Silicon-On-Insulator (SOI). Les fluctuations de charges sont l'une des principales sources de bruit dans les qubits de spin à trous. La présence de charges mobiles peut introduire des fluctuations dans le champ électrique autour du trou. Les fluctuateurs de charge peuvent provenir d'impuretés ou de défauts dans les couches d'oxyde à proximité des régions de silicium. Ils peuvent induire des changements aléatoires dans les niveaux d'énergie, les fonctions d'onde et les facteurs g du spin du trou, provoquant des erreurs ou la décohérence du qubit.Il est donc essentiel d'étudier l'impact des fluctuateurs de charge sur le qubit de spin de trou. Nous simulons un point quantique confinant un seul trou. Le confinement est défini par des grilles électrostatiques sur un nanofils de silicium. Notre objectif est de décrire le qubit de manière aussi réaliste que possible par rapport aux technologies qui ont été récemment développées et caractérisées. Notre simulation prend en compte la relaxation et le déphasage du spin du trou dans le temps en combinant les équations de Poisson et de Schrödinger dépendant du temps pour modéliser un signal télégraphique aléatoire classique. Notre approche est capable de décrire les effets combinés des champs électriques fluctuants et du couplage spin-orbite sur la dynamique du spin, sans aucun paramètre libre.Nous montrons que le modèle à deux niveaux bien connu décrit efficacement le temps de déphasage [dollar]T_2[dollar] sur une large gamme de fréquences [dollar]u[dollar] du signal télégraphique. Lorsque [dollar]u[dollar] est faible, la décohérence est déterminée par le comportement à court terme de la phase de précession du spin qui est alors caractérisée par une distribution non gaussienne, la cohérence de la phase est perdue dès que le fluctuateur change d'état. La description gaussienne n'est précise qu'au-dessus d'une fréquence seuil [dollar]omega_{th}[dollar] , lorsque le système à deux niveaux répond à la distribution statistique des états du fluctuateur. Le temps de déphasage [dollar]T_2[dollar] à cette fréquence seuil peut être augmenté de manière significative en ajustant l'orientation du champ magnétique et les potentiels de grille le long des lignes "douces". Cependant, nous montrons que [dollar]T_2[dollar] ne peut pas tendre vers l'infini pour des raisons qui sont discutées. L'existence de points "doux" est maintenant un fait expérimentalement établi. Les simulations montrent également que le temps de relaxation du spin [dollar]T_1[dollar] ne peut pas être décrit avec précision par le modèle à deux niveaux, car le couplage aux niveaux de trous de plus haute énergie a un impact important sur la dynamique du spin.Nous étudions également les processus de décohérence dans le même qubit de spin à trous en utilisant la théorie de Bloch-Redfield. Nous montrons que cette théorie fonctionne bien à haute fréquence [dollar]u[dollar], lorsque la dynamique du spin du trou est lente par rapport aux fluctuations de son environnement. Les limites de la théorie de Bloch-Redfield à basse fréquence sont identifiées<br>Noise sources are one of the critical factors that determine the performance of qubits in quantum computing applications. Noise sources refer to any external factors that can cause errors or decoherence in a qubit. In this thesis, we have simulated these effects in the case of a hole spin qubit in Silicon-On-Insulator (SOI) technology.Charge fluctuators are one of the major sources of noise in hole spin qubits. The presence of moving charges can introduce fluctuations in the electric field around the hole. Charge fluctuators may arise from impurities or defects in the oxide layers in the vicinity of silicon regions. They can induce random changes in the energy levels, wavefunctions and [dollar]g[dollar]-factors of the hole spin, causing errors or decoherence in the qubit.This makes it essential to study the impact of charge fluctuators on hole spin qubit. We simulate a quantum dot confining a single hole. The confinement is defined by electrostatic gates on a silicon nanowire channel. Our goal is to describe the qubit as realistically as possible compared to technologies which were recently developed and characterized. Our simulation takes into account the relaxation and the dephasing of the hole spin over time by combining Poisson and time-dependent Schr{"o}dinger equations to model a classical random telegraph signal. Our approach is able to describe the combined effects of fluctuating electric fields and spin-orbit coupling on the spin dynamics, without any free parameter.We show that the well-known two-level model effectively describes the dephasing time [dollar]T_2[dollar] over a broad range of frequencies [dollar]u[dollar] of the telegraph signal. When [dollar]u[dollar] is low, the decoherence is determined by the short time behavior of the spin precession phase which is then characterized by a non-Gaussian distribution, the coherence of the phase is lost as soon as the fluctuator changes state. The Gaussian description is only accurate above a threshold frequency [dollar]omega_{th}[dollar], when the two-level system responds to the statistical distribution of the fluctuator states. The dephasing time [dollar]T_2[dollar] at this threshold frequency can be significantly increased by adjusting the magnetic field orientation and gate potentials along "sweet" lines. However, we show that [dollar]T_2[dollar] cannot tend to infinity for reason which are discussed. The existence of "sweet" points is now an experimentally established fact. The simulations also show that the spin relaxation time [dollar]T_1[dollar] cannot be accurately described by the two-level model as the coupling to higher-energy hole levels greatly impacts the spin dynamics.We also study decoherence processes in the same hole spin qubit using the Bloch-Redfield theory. We show that this theory works well at high frequency [dollar]u[dollar], when the dynamics of the hole spin is slow compared to the fluctuations of its environment. Limits of the Bloch-Redfield theory at low frequency are identified
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Pankratov, Andrey. "Propriétés des boites quantiques GaAs/AlGaAs obtenues par remplissage des nanotrous." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066028/document.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse a été de caractériser des boîtes quantiques obtenues avec une nouvelle méthode de croissance. Utilisant des techniques de microphotoluminescence, nous avons étudié les différentes contributions au mélange des bandes de trous lourds et de trous légers. En l'absence de contrainte, la distribution du paramètre de mélange est plus homogène ; cependant, d'autres contributions deviennent dominantes et nous les avons discutées. Nous avons mesuré les paramètres magnéto-optiques : facteurs Landé de l'électron et du trou, décalage diamagnétique, paramètres de structure fine des états noirs et brillants. Les valeurs obtenues ont permis d'estimer la variation des paramètres géométriques des boîtes, ce qui est lié à la qualité du contrôle de la croissance. La polarisation des états noirs mesurée s'est révélée différente de celle prévue selon le modèle utilisé précédemment dans la littérature. Utilisant un modèle théorique récent, nous avons reproduit nos observations, ce qui met en évidence une modulation possible de la polarisation des états noirs par le champ magnétique. Finalement, nous avons effectué des études de contrôle de charges dans des structures n-i Schottky. Pour des boîtes uniques, des états multichargés ont été observés. Nous avons mesuré les énergies de liaison des trions positif et négatif, au préalable à une étude sur des molécules de boîtes. Nous avons observé des anticroisements des états S des trous dans deux boîtes, en accord avec nos prévisions basées sur les paramètres nominaux de l'échantillon<br>The goal of this thesis work was to characterise quantum dots obtained by a novel growth method. We used microphotoluminescence techniques to study multiple properties of these dots. We have evaluated main contributions to light-heavy hole valence band mixing. Contrary to self-assembled dots, we find a more homogeneous distribution of the mixing parameter, which can be explained by the absence of mechanical tension due to lattice mismatch. We have also measured magneto-optical parameters such as electron and hole g-factors, diamagnetic shift, fine structure splitting for bright and dark states. These results allowed us to estimate geometric parameters of dots, making a point on the growth quality. Polarisation studies on the dark states have revealed a result different from previous theoretical predictions. We have used a recently presented model to explain our findings. The last part of this work presents results on quantum dots embedded in an n-i Schottky structure. We have measured binding energies of positive and negative trions, to make a connection with previous results, to then study double quantum dot system. We have observed an anticrossing of hole S states, which is in agreement with our estimations based on sample parameters
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Peng, Ying. "Functional Photopolymer Materials for High-resolution 3D Lithography and Nano-optics." Thesis, Troyes, 2017. http://www.theses.fr/2017TROY0039.
Full textAbstract:
Les nanostructures photoluminescentes à forte efficacité d’émission présentent un intérêt majeur en nano-optique. En particulier, les boîtes quantiques (BQs) sont d’excellents candidats pour obtenir des sources de photons uniques, lorsqu’elles sont insérées dans des cavités photoniques appropriées. Ainsi, l’intégration de ces nano-émetteurs avec un contrôle spatial parfait constitue un réel défi. Dans cette thèse, nous avons développé un photopolymère greffé sur des BQs de différentes couleurs d’émission, pour la photolithographie 3D à très haute résolution spatiale. Nous avons ainsi fabriqué des nanostructures 1D, 2D et 3D par photopolymérisation à 2 photons (PDP). Une amélioration significative de la résolution a été obtenue grâce à un très fort confinement du volume réactionnel suite à l’ajout des inhibiteurs de radicaux. Le plus petit motif polymère est inférieur à 60 nm, obtenu au sein de structures organisées type « tas de bois » de 350 nm de période. Il s’agit d’un record dans la fabrication 3D par PDP utilisant un seul laser à 780 nm. Nous avons également montré que la présence des BQs améliore significativement la résolution. Des études photochimiques et cinétiques ont été réalisées pour comprendre l’influence des inhibiteurs et des BQs sur la structuration. Finalement, nous avons montré la possibilité d’intégrer nos BQs de manière contrôlée sur des nano-fils d’argent, des guides d’onde, des nano-cubes d’or et des fibres optiques microlentillées. Nos résultats devront stimuler d’autres travaux prometteurs dans le domaine de la nano-optique<br>Luminescent nanostructures with high emission efficiency and spatial resolution are of great interest for optics and photonics. Specifically in quantum optics, remarked as an attractive candidate for single photon sources, quantum dots (QDs) have shown promising quantum yield and stability. In this issue, the crucial point is to integrate QDs emitters with a spatially controlled manner into optical and plasmonic devices. In this thesis, photopolymer containing QDs with 3 different emission colors have been formulated and used for the fabrication of 1D, 2D and 3D nanostructures with sub-100 nm size by direct laser writing based on two-photon polymerization (TPP-DLW). The improvement of the spatial resolution of writing is realized through a strong confinement of the polymerization volume based on the use of free radical inhibitors. The results show that the smallest feature size of 3D polymer woodpiles could reach 60 nm with a period of 350 nm, which has never been reported in the fabrication via TPP-DLW using single laser emitting at 780 nm. Investigations showed that spatial resolution of writing is significantly improved in the presence of Qds. Photochemical and kinetics studies were performed to understand the effect of both inhibitors and Qds on the nanostructuring by TPP. Finally, the local integration of QDs into Ag nanowires, ion exchange-glass optical waveguides, Gold nanocubes and fiber tips was achieved. We believe that our results and approaches of nanofabrication will stimulated further promising works in nano-optics
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Lamri, Gwénaëlle. "Contrôle optique de la photoluminescence de nanosources hybrides." Thesis, Troyes, 2018. http://www.theses.fr/2018TROY0030.
Full textAbstract:
Les nouveaux matériaux intelligents peuvent altérer significativement leurs propriétés mécaniques, thermiques et/ou électromagnétiques en réponse à un stimuli externe. Ils trouvent leur utilité dans différents champs disciplinaires tels que la libération de médicaments, les matériaux auto-réparants pour les applications de revêtements ou encore les technologies d’affichage (comme les nouvelles télévisions). Parmi ces nouveaux matériaux, les molécules photochromiques sont utilisées pour moduler la lumière émise par des boîtes quantiques. De plus, il est bien connu que les nanomatériaux plasmoniques possèdent la capacité d’exalter l’émission lumineuse des boîtes quantiques. Après une étude des propriétés des molécules photochromiques et une étude de chaque couple d’entités (boîtes quantiques – molécules photochromiques, nanoparticules métalliques – molécules photochromiques et boîtes quantiques – nanoparticules métalliques), les trois entités sont combinées et l’étude démontre un contrôle optique du couplage résonant entre les nanoparticules métalliques et semi-conductrices. Il est montré expérimentalement que la photoluminescence du système couplé peut passer d’une inhibition à une exaltation en utilisant un commutateur optique photochromique. Des calculs théoriques viennent confirmer les résultats expérimentaux<br>Smart materials can significantly alter their mechanical, thermal or electromagnetic, in response to external stimuli. They have enabled progress in many areas, including drug delivery, self-healing materials for coating applications, or display technologies. Among them, photochromic molecules have been used to modulate the light emitted by quantum dots. Moreover, it is well-known that plasmonic nanomaterials are able to enhance the emission of quantum dots. After a study of the photochromic molecules properties and of each couple of entities (quantum dots – photochromic molecules, metallic nanoparticles – photochromic molecules and metallic nanoparticles – quantum dots), we combine the three entities and demonstrate an optical control of the resonant coupling between metallic and semi-conductor nanoparticles. We experimentally show that the photoluminescence effects of the coupled system can be tuned from enhancement to quenching using a photochromic optical switch and theoretical calculations confirm our experimental findings
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Longo, Antonio Valerio. "Development of alternate-current thin-film electroluminescent devices based on manganese-doped zinc sulfide quantum-dot technology." Electronic Thesis or Diss., Université Paris Cité, 2021. http://www.theses.fr/2021UNIP7253.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse concerne le développement d'un dispositif émetteur de lumière, basé sur des nanoparticules de sulfure de zinc dopées au manganèse,fonctionnant sous l'application d'une tension alternative. Notre dispositif est basé sur une configuration simple impliquant une seule couche de nanoparticules luminescentes, déposée par spin coating, placée entre deux films isolants. D’abord,nous avons étudié le système de nanoparticules d'un point de vue fondamental.Ces nanoparticules, synthétisées sans aucun tensioactif par une synthèse assistée par micro-ondes, sont caractérisées par une phosphorescence dans la région orange du spectre visible provenant du dopage au manganèse. Nous avons observé et étudié une augmentation de cette activité optique sous une exposition prolongée à la lumière UV. Notre analyse nous a permis d'attribuer ce phénomène à un effet de contrainte du réseau crystallin local autour des chromophores de manganèse dû à un processus d'oxydation de surface induit par la lumière UV.Dans une deuxième partie de notre travail, nous avons étudié les propriétés diélectriques des couches isolantes, constituées d'un film de oxyde d'hafnium déposé par Atomic Layer Deposition. En explorant plusieurs épaisseurs de couches et deux températures de dépôt, nous avons montré que la température plus basse fournit des résultats significativement plus fiables et robustes. De plus, nous avons également abordé la possibilité de déposer une couche d'alumine par une approche sol-gel en solution, mettant en évidence les principales limites de cette technique.Dans la troisième partie du manuscrit, nous décrivons les principales caractéristiques du dispositif complet. Nous avons observé la bande d'émission orange due au dopage au manganèse, ainsi que le comportement seuil typique de l'intensité de la lumière émise en fonction de la tension appliquée. En exploitant la caractérisation structurelle, les mesures de spectroscopie d'impédance et une comparaison avec des travaux théoriques sur des dispositifs similaires, nous avons pu affirmer que le mécanisme derrière l'émission de lumière observée est un processus de création de charge induite par le champ électrique dans la couche active, suivi par leur transport à travers la couche et d'un processus de recombinaison radiative à l'échelle de la nanoparticule individuelle. Par rapport aux travaux antérieurs basés sur le même type de nanoparticules, notre point clé a été l'utilisation de nanoparticules non enrobées qui ont permis d'obtenir un arrangement de nanoparticules très compact, favorisant le mécanisme physique mentionné ci-dessus. Notre travail constitue une avancée dans le développement de dispositifs électroluminescents plus compacts, industriellement réalisables et respectueux de l'environnement<br>In this work we address the development of a light-emitting device, based on manganesedoped zinc sulfide nanoparticles, working under the application of an alternate-current voltage. Our device is based on a simple capacitive configuration implying a single layer of spin-cast nanoparticles sandwiched between two insulating thin films. In the first part of our work, we studied the nanoparticle system from a fundamental point of view. These nanoparticles, synthesized without the use of any surfactant by a microwave-assisted synthesis, are characterized by a phosphorescence activity in the orange region of the visible spectrum stemming from manganese dopants. In our work, we have observed and studied an enhancement of this optical activity under prolonged UV-light exposition. Our investigation allowed us to ascribe this phenomenon to a local lattice-strain effect around manganese chromophores due to a surface oxidation process induced by UV light. In a second part of our work, we focused on the dielectric properties of the insulating layers, consisting in an hafnium oxide film deposited by atomic layer deposition. By exploring several layer thicknesses and deposition temperatures, we have optimized the dielectric properties of the film, leading to more reliable and robust results. Moreover, we have also addressed the possibility of depositing an alumina layer by an in solution sol-gel approach, highlighting the main limitations of this technique. In the third part of the manuscript, the main characteristics of the complete electroluminescent device are addressed. More specifically, we recovered the orange emission band due to manganese doping, as well as the typical threshold behavior of the intensity of the emitted light as a function of the applied voltage. By exploiting structural characterization, impedance spectroscopy measurements and a careful comparison with theoretical works on similar devices, we have been able to state that the mechanism behind the observed light emission is a fieldinduced charge-creation process within the active layer only, followed by charge transport across the layer and radiative recombination within a single nanoparticle. Compared to previous works based on manganese-doped zinc sulfide nanoparticles, our key point has been the use of uncoated nanoparticles which allowed to achieve a very compact nanoparticle arrangement, favoring the physical mechanism mentioned above. Our work constitutes a step forward in the development of more compact, industrially feasible and eco-friendly light emitting devices
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Pham, Son Tung. "Epitaxial growth and magnetic properties of self-assembled GeMn quantum dots." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0504.
Full textAbstract:
Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons étudié la croissance de boîtes quantiques auto-assemblés de GeMn sur Si par épitaxie par jets moléculaires. La concentration de Mn varie de 2 à 8%. Nous avons montré que la température la plus basse est d'environ 400 °C.Nous avons ainsi étudié la croissance de GeMn à 410 et 430 °C. En combinant de nombreuses techniques de caractérisation pour étudier les propriétés des boîtes quantiques GeMn, telles que les propriétés structurales (TEM), la morphologie de surface (RHEED, AFM), les propriétés magnétiques (SQUID, XMCD) et la composition (EDX), nous avons montré qu'il est possible de contrôler les propriétés magnétiques des boîtes quantiques GeMn. En particulier, nous avons démontré qu'en maîtrisant les paramètres de croissance, il est possible d'obtenir une température de Curie jusqu'à 380K.La deuxième partie de ce travail de thèse porte sur la croissance de boîtes quantiques GeMn dans des structures multicouches. Nous avons démontré que les boîtes dans les couches supérieures peuvent croître au-dessus des boîtes enterrées, conduisant ainsi à un ordre vertical selon la direction de croissance. Nous avons également montré que la diminution de l'épaisseur critique de la couche de mouillage dans les couches supérieures est le paramètre clé, qui conduit à l'augmentation de la dimension des boîtes. Ce phénomène peut être expliqué par une accumulation de la contrainte élastique dans les couches de barrière de Si et ceci est induit par des couches inférieures. Ce résultat ouvre la voie à la réalisation d'une structure multicouche dans laquelle les boîtes quantiques puissent avoir la même taille dans toutes les couches<br>In the frame of this thesis work, we have investigated the growth of self-assembled GeMn quantum dots on Si substrates by means of Molecular Beam Epitaxy. The doping Mn concentration ranges from 2 up to 8%. We have found that the lowest temperature at which the formation of self-assembled quantum dots is still preserved is about 400 °C.We have thus performed the growth of GeMn quantum dots at 410 and 430 °C. By combining numerous characterization techniques to investigate the quantum-dot properties, including structural properties (TEM), surface morphology (RHEED, AFM), magnetic properties (SQUID, XMCD) and composition (EDX), we have determined the key parameters allowing to control the magnetic properties of GeMn quantum dots. Of particular interest, we have demonstrated that well-controlled GeMn quantum dots can exhibit a Curie temperature up to 380K.The second part of this thesis work deals with the growth of GeMn quantum dots in multilayered structures. Interestingly, we have observed that the dots in upper lays can grow on the top of the buried dots, leading to a vertical ordering of dots along the growth direction. We also shown that the decrease of the wetting layer thickness in the upper layers of a multilayered structure is the main parameter that leads to the increase of the dot size and height. Such an evolution of the wetting layer thickness can be explained by an accumulation of elastic strain in the Si spacer layers induced by the lower Ge wetting layers. This finding opens the route to the realization of a multilayer structure in which the islands have equal size in all layers
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Lee, Chih-Wen. "Étude des propriétés optiques et électriques des nanocomposites polymères pour les diodes électroluminescentes organiques." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2019.
Full textAbstract:
Dans ce travail, les nanomatériaux hybrides ont été étudiés en vue de leur utilisation dans les diodes électroluminescents organiques pour améliorer les performances en terme de stabilité et rendement. Les processus physiques engendrés par l’incorporation de la composante inorganiques dans une matrice polymères ont été examinés. Dans un premier temps, des composites obtenus en ajoutant des nanocristaux de CdSe(ZnS) aux polymères dérivés de poly(phénylène-vinylène) (PPV) ont été étudiés. Les mesures de luminance et rendement dans les diodes les utilisant, ont montré que les composites sont supérieurs aux polymères en performance. Ensuite, le rôle des nanocristaux dans les mécanismes de transport a été étudié par les mesures de pièges. Pour cette étude, le poly[2-méthoxy-5(2’-éthylhéxyloxy)-1,4-phénylène vinylène](MEH-PPV) a été choisi pour faciliter les comparaisons, et les composites sont MEH-PPV+ CdSe(ZnS). Il a été montré que l’amélioration des performances des diodes est en partie, liée à une diminution de la densité des pièges, causée par l’ajout des nanocristaux au polymère. Finalement, pour approfondir le mécanisme de formation des défauts, les mesures de pièges ont été effectuées dans les co-polymères dopés avec des complexes phosphorescents. Il a été montré que l’incorporation des complexes au polymère supprime certains pièges tout en créant d’autres. Dans tous les systèmes étudiés, les performances des diodes utilisant les nanocomposites sont meilleures que celles utilisant le polymère seul. Le dopage semble modifier le transport électrique dans le matériau actif par la réduction de la densité des pièges<br>Hybrid nanocomposites have been investigated in this research work in order to examine the possibility to enhance the performance of organic devices in stability and in efficiency and to understand the physical processes induced by the inorganic part in the polymer matrix. The first realization was carried out with composites made of phenylenevinylene (PPV) derivatives and CdSe(ZnS) core/ shell nanocrystals. It was demonstrated that the brightness and yield of devices using the nanocomposites were strongly increased as compared to those obtained in devices using the polymer alone. Next, the role of the nanocrystals was studied by performing the measurements of trap states introduced in composite films. To easily compare the results with those reported in the literature, the polymer used here was poly[2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene](MEH-PPV) and the studied composite was (MEH-PPV+ CdSe(ZnS)). It was found that the enhancement of the performance of devices using the composites is in part, associated to the decrease in the trap density of the polymer. Finally, investigations of trap formation in composites were extended to polymer systems composed of 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl)-(1,3,4-oxadiazole) (PBD) and poly (9-vinylcarbazole) (PVK) and containing phosphorescent-metal complex. It was demonstrated that incorporation of complex caused the suppression of existing defects in the polymer blend and introduced new traps. In all systems investigated, the devices using nanocomposites showed significant improvement of their electroluminescent performance. The doping seems to affect the transport process by reducing the trap density of the polymer
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Moitessier, Clémence. "Élaboration de dérivés d'ortho-phtalaldéhyde et de nanomatériaux de type Quantum Dots en vue de l'amélioration de l'analyse fluorimétrique des amines biogènes." Electronic Thesis or Diss., Littoral, 2019. https://documents.univ-littoral.fr/access/content/group/50b76a52-4e4b-4ade-a198-f84bc4e1bc3c/BULCO/Th%C3%A8ses/Toxicologie/MOITESSIER_Clemence_Archivage.pdf.
Full textAbstract:
Les amines biogènes (AB) sont des substances physiologiquement actives résultant de la décarboxylation enzymatique des acides aminés libres. Elles participent, dans le corps, aux processus de transmissions d'informations et de régulation de fonctions physiologiques mais peuvent aussi, à doses élevées, avoir des effets néfastes pour la santé. De nombreuses AB sont répertoriées dans la littérature, telles que l'histamine, la cadavérine et la putrescine. Mais, seul le contrôle d'histamine dans la chair de certains poissons de la famille des scombridés est actuellement réglementée (CE n° 2073/2005). Du fait de cette réglementation, les techniques d'analyses chimiques de l'histamine sont largement documentées. Elles peuvent être semi-quantitatives (chromatographie sur couche mince) ou encore quantitatives (fluorescence moléculaire) mais, la chromatographie liquide haute-performance reste, à ce jour, l'unique méthode homologuée au niveau des instances de santé européenne. En marge de ces méthodes traditionnelles, l'enjeu d'un dispositif rapide, peu onéreux et permettant un contrôle plus systématique des aliments anime à la fois la communauté scientifique et le monde économique. Dans ce contexte, la pertinence à recourir à des Quantum Dots (QD) fonctionnalisés par un dérivé d'ortho-phthalaldéhyde (OPA) (utilisé en tant qu'agent de dérivation en fluorescence moléculaire pour les AB) a été posée. Lors de ce projet, deux éléments clés d'un tel dispositif ont été réalisés et caractérisés. Les premiers correspondent aux dérivés fonctionnalisés de l'OPA (4-Me-OPA et 4-HO-OPA). Ils ont été obtenus avec succès selon trois voies de synthèse. Les premières correspondent à des optimisations de synthèses référencées du 4-HO-OPA à partir d'alcool furfurylique ou du 3,4-diméthylphénol. Enfin, celle issue de l'acide 3-méthoxybenzoïque est une adaptation d'une synthèse référencée du 4-MeO-OPA. Dans un second temps, les propriétés du 4-MeO-OPA en tant qu'agent de dérivation vis-à-vis de l'histamine ont été évaluées et comparées à celles de l'OPA. Pour cela, les conditions optimales de complexation ont été étudiées par spectroscopies Ultra-Violet (UV) et de fluorescence moléculaire. Les seconds composants du dispositif sont des nanostructures fluorescentes (QD) dont les propriétés d'émission de fluorescence sont modulables. Notre choix s'est porté sur les QD hydrosolubles de cadmium et sélénium stabilisés par de l'acide mercaptosuccinique. Ces derniers ont été synthétisés par trois modes d'activation (thermique, micro-ondes, ultrasons) et caractérisés par diffractométrie de rayons X, spectrométrie à plasma à couplage inductif, spectroscopies UV et de fluorescence moléculaire. En conclusion, deux entités, le 4-HO-OPA et des QD possédant des ligants de type mercaptosuccinique, ont été réalisées en vue de la mise en place d'un dispositif innovant d'analyse d'histamine<br>The biogenic amines (BA) are physiologically active substances resulting from the enzymatic decarboxylation of free amino acids. In the body, they are involved in the transmission of informations and in regulating physiological functions but, at high levels, they can also have damaging health effects. Many BA are recorded in literature, such as histamine, cadaverine and putrescine. Currently, the control of histamine in fish flesh is only regulated in the case of some Scombridae species (CE N° 2073/2005). As a consequence, histamine chemical analysis techniques are widely documented. They can be semi-quantitative (thin layer chromatography) or quantitative (molecular fluorescence). At present, high-performance liquid chromatography remains the only approved method by public heath authorities. Next to the commonly used methods, the challenge of a fast inexpensive system that allows a more systematic control of food animates both the scientific community and the economic world. In this context, a study of the relevance of using Quantum Dots (QD) functionalized by an ortho-phtalaldehyde (OPA) derivative (OPA), used as molecular fluorescence derivation agent for BA, was undertaken. During this project, two key elements of the system were realized and characterized. The first corresponds to OPA functionalized derivates (4-MeO-OPA and 4-HO-OPA). They have been successfully achieved through three synthesis ways. The first two are optimizations of 4-HO-OPA referenced syntheses from furfuryl alcohol or 3,4-dimethylphenol. Finally, the last one uses 3-methoxybenzoic acid and is a 4-Me-OPA reference synthesis adaptation. In a second part, the 4-MeO-OPA properties as a bypass agent for histamine analysis were evaluated and compared with OPA ones. In this case, optimal complexation conditions were analyzed by ultra-violet (UV) and molecular fluorescence spectroscopies. The second components are QD, which are fluorescent nanostructures with molecular properties. We selected water soluble cadmium and selenium QD which were stabilized by mercaptosuccinic acid. They were synthesized by three activation modes (thermal, microwave, ultrasound) and characterized by X-ray diffractometry, inductively coupled plasma spectrometry, UV spectroscopy and molecular fluorescence. In conclusion, two entities, 4-HO-OPA and QD, both having a mercaptosuccinic-type shell, were created as the innovative set up for histamine analysis
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Tadjine, Athmane. "Structure électronique et propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I043/document.
Full textAbstract:
La nanostructuration de matériaux semi-conducteurs permet de modifier le comportement des porteurs de charge. Ces modifications sont causées par les effets de confinement quantique. Dans cette thèse, nous étudions par des approches théoriques (numériques et analytiques) les propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs. Ces réseaux sont expérimentalement obtenus par des méthodes ascendantes (bottom-up) d’auto-assemblage orienté. Nous montrons que leurs structures de bandes électroniques peuvent être modélisées par un simple Hamiltonien effectif dont les énergies propres sont analytiques. En outre, nous proposons une méthode descendante (top-down) de nano-fabrication consistant en la gravure de puits quantiques semi-conducteurs par des méthodes de lithographie. Cette approche permet de reproduire artificiellement des réseaux bidimensionnels à fort intérêt et comportant des fermions de Dirac tels que le nid d’abeilles, le kagome et le Lieb. Nous étudions ensuite l’effet d’un champ magnétique statique sur un nanocristal isolé, puis sur un réseau de nanocristaux en nid d’abeilles dans lequel nous prédisons l’apparition de grands moments magnétiques. Enfin, nous montrons que dans les réseaux carrés PbSe, un désordre original portant sur les signes des termes de couplage entre nanocristaux apparaît. Nous montrons que ce désordre est réductible par des transformations de jauge, et nous quantifions le désordre réel (résiduel) ressenti par les électrons<br>Semiconductor nanostructuration methods are a new route leading to the tuning of charge carriers behavior. This tuning is a direct consequence of the quantum confinement effect. In this thesis, we study using numerical and analytical approaches the properties of coherent superlattices of semiconductor nanocrystals. These superlattices are synthesized by bottom-up methods of oriented self-assembly. We show that their electronic band structures can be modeled by a simple effective Hamiltonian with analytical eigenvalues. In addition, we propose a top-down method where a periodic arrangement of holes is etched in semiconductor quantum wells using lithography. We show that it is possible to artificially reproduce two-dimensional lattices of high interest such as the honeycomb, the kagome and the Lieb lattices. Most of these lattices host Dirac fermions that we also recover in the superlattices. In another chapter, we study the effect of a static magnetic field on isolated nanocrystals and on honeycomb superlattices. We predict the presence of large magnetic moments in those systems. Finally, we show that, in PbSe square superlattices, a bond-sign disorder should arise. We find that this disorder is reducible by gauge transformations and we quantify the true (residual) disorder felt by electrons
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Nikitskiy, Nikita. "Propriétés d'émetteurs ultra-violets à base d'hétérostructures quantiques et de métasurfaces (Al,Ga)N." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5081.
Full textAbstract:
Les diodes électroluminescentes (LED) sont essentielles dans les technologies modernes, permettant une large gamme d'applications allant de l'éclairage à des usages spécialisés dans les domaines médicaux et environnementaux. Les LED ultra-violettes (UV), basées sur des hétérostructures à base d'alliages de nitrure d'aluminium et de gallium ((Al,Ga)N) avec des émetteurs quantiques, présentent un grand potentiel pour des applications telles que la stérilisation, la purification de l'eau et le diagnostic médical, grâce à leur efficacité énergétique, leur compacité et leur durée de vie plus longue par rapport aux lampes au mercure conventionnelles. Les systèmes à base d'(Al,Ga)N possèdent une bande interdite directe large et ajustable et est comprise entre 3.4 eV et 6.2 eV ce qui équivaut à une longueur d'onde d'émission de 365 nm et 200 nm respectivement. Cela fait rend particulièrement adaptés à l'émission de lumière sur un large spectre de longueurs d'onde dans la gamme UV, tandis que la capacité de dopage du matériau permet de réaliser des régions de type négatif (type n) et de type positif (type p), ce qui est nécessaire pour fabrication des LED. Malgré ces avantages, les LED UV basées sur l'(Al,Ga)N souffrent actuellement d'une efficacité quantique plus faible que à leurs homologues émettant dans le visible, en particulier en raison de la forte densité de défauts, des effets de polarisation de l'émission et de la faible extraction de la lumière. Cette thèse explore différentes voies permettant de remédier à ces problèmes. En particulier, l'utilisation de métasurfaces optiques, c'est-à-dire de réseaux de nanostructures, est envisagée pour améliorer l'émission des hétérostructures (Al,Ga)N. Le chapitre 1 présente l'état de l'art dans ce domaine ainsi que la motivation de ce travail. Le chapitre 2 offre une vue d'ensemble complète des propriétés fondamentales des matériaux (Al,Ga)N, notamment leurs caractéristiques cristallographiques et optiques. Il décrit également la croissance par épitaxie par jets moléculaires des boîtes quantiques (Al,Ga)N utilisées dans ce travail. Au chapitre 3, nous étudions expérimentalement l'influence de la relaxation mécanique des hétérostructures et de la qualité cristalline sur les propriétés optiques des boîtes quantiques émettant dans la gamme UV. Le chapitre 4 examine en profondeur la réponse photonique des matériaux (Al,Ga)N, offrant une analyse théorique et expérimentale des mécanismes d'interaction de la lumière et de la polarisation de l'émission. Enfin, le chapitre 5 traite de l'intégration des métasurfaces avec des émetteurs UV basés sur (Al,Ga)N pour améliorer le contrôle de l'émission et les performances globales du dispositif. L'utilisation de métasurfaces, capables de manipuler la lumière à l'échelle sub-longueur d'onde, est explorée comme une stratégie prometteuse pour augmenter l'extraction de la lumière en dirigeant et contrôlant l'émission dans la gamme UV<br>Light-emitting diodes (LEDs) are essential in modern technology, enabling a wide range of applications from general lighting to specialized uses in medical and environmental fields. Ultraviolet (UV) LEDs, based on heterostructures of aluminum gallium nitride alloys ((Al,Ga)N) with quantum emitters, hold significant promise for applications in sterilization, water purification, and medical diagnostics due to their energy efficiency, compact form, and longer lifespan compared to conventional mercury lamps.The(Al,Ga)N-based systems have a wide and tunable direct band gap ranging from 3.4 eV to 6.2 eV, which is equivalent to emission wavelengths of 365 nm and 200 nm, respectively. This makes them particularly suitable for light emission over a broad wavelength spectrum in the UV range, while the material doping capability supports both n-type and p-type doping regions, which is necessary for LED fabrication. Despite these advantages, UV LEDs based on (Al,Ga)N currently suffer from lower quantum efficiency compared to their visible-light counterparts, particularly due to high defect densities, emission polarization effects, and overall low light extraction.This work explores these challenges in more detail and also considers the possibility of improving the radiative characteristics of (Al,Ga)N heterostructures by embedding them into a metasurface. Chapter 1 introduces the state of the art in this topic and the motivation for this work. Chapter 2 presents a comprehensive overview of the fundamental properties of (Al,Ga)N materials, including their crystallographic and optical characteristics. It also describes the Molecular Beam Epitaxy growth of (Al,Ga)N quantum dots (QDs) used in this work. In Chapter 3, we experimentally investigate the influence of the mechanical relaxation of the heterostructures and the crystalline quality on the optical properties of the QDs emitting in the UV range. Chapter 4 delves into the photonic response of (Al,Ga)N materials, offering a theoretical and experimental analysis of light interaction mechanisms and emission polarization. Finally, Chapter 5 discusses the integration of metasurfaces with (Al,Ga)N-based UV emitters for improving emission control and overall device performance. The use of metasurfaces, which can manipulate light at the subwavelength scale, is explored as a promising strategy to increase light extraction efficiency by directing and controlling emission in the UV range
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Carrillo, Guerrero Sergio Ivan. "Electronic structure and optical properties of heterogeneous nanocrystals : theory and modeling." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10117/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de décrire la structure électronique et les propriétés optiques de boîtes quantiques de semiconducteurs (nanocristaux) contenant des hétérojonctions, c'est-à-dire des nano-jonctions entre deux semiconducteurs. Ces nanostructures ont des propriétés optiques très intéressantes pour les applications photoniques et photovoltaïques. La description théorique des effets liés à l'interface demande un traitement particulier. Nous commençons par décrire la structure électronique des semiconducteurs massifs en liaisons fortes et nous montrons comment on peut appliquer cette théorie aux nanocristaux. La méthodologie de calcul des spectres optiques en partant de la structure électronique est présentée. Les paramètres de liaisons fortes sont utilisés pour calculer l'évolution de la structure électronique des boîtes quantiques en fonction de leur taille. Le bon accord théorie/expérience obtenu pour la variation de la bande interdite en fonction de la taille valide notre approche théorique. Nous appliquons ensuite ces techniques à des nanocristaux coeur/coquille PbSe/CdSe, après analyse des interfaces présentes dans ces systèmes et discussion des valeurs des discontinuités de bandes. Nos calculs justifient l'hypothèse que CdSe agit comme une barrière de potentiel pour l'électron et le trou. Nous simulons les spectres d'absorption optique des nanocristaux de PbSe, CdSe et PbSe/CdSe. Nos travaux confirment l'existence de transitions optiques intra-bandes photo-induites observées récemment dans des expériences de type pompe-sonde. Ces transitions intra-bandes photo-induites, révélées et étudiées pour la première fois, sont très intéressantes pour des applications en photonique<br>The main objective of this work is to give a description of the electronic structure and optical properties of semiconductor quantum dots (nanocrystals) containing heterojunctions, i.e. nano-junctions between two semiconductors. These nanostructures have interesting optical properties which are very promising for applications in photonics and photovoltaics. The theoretical description of the effects of the interface demands special attention. We start describing the calculations of the electronic structure of bulk semiconductors using semi-empirical tight-binding, and we show how to apply this technique to semiconductor quantum dots. We develop expressions to connect the discrete levels of energy in a quantum dot and the transitions in optical absorption spectra. The bulk tight-binding parameters are used for the calculation of the electronic structure of quantum dots of single compounds, analyzing the effect of the size variation of the quantum dots. The effectiveness of this method is demonstrated, in particular we obtain good values for the bandgap versus size compared to experiments. We apply this method to calculate the electronic structure of PbSe/CdSe core/shell quantum dots, after an analysis of the different types of interfaces that can appear in this system, and we discuss the issues related to the determination of the band offsets. The results of these calculations validate the assumption of the role of the shell as a potential barrier for the electron and the hole. The electronic structures are used in the last chapter to simulate the absorption spectra of PbSe, CdSe and PbSe/CdSe quantum dots. We give theoretical support to recent experiments in transient absorption spectroscopy, revealing groups of new transitions originated by photo-induced intraband absorption. Our calculations shed light on the nature of these optical transitions which can be of interest for applications in photonics
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Margaria, Nico. "Efficient fiber-coupled single-photon sources based on near infrared quantum dots." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP155.
Full textAbstract:
Les technologies quantiques promettent des avancées dans les domaines de la détection, de la communication et de l'informatique, avec des performances excédant celles des technologies classiques actuelles. Les dispositifs émettant des particules de lumière une à une sont des composants prometteurs pour les technologies quantiques, leurs efficacités devant être encore améliorées pour permettre l'adoptions de ces technologies. Actuellement, le système le plus développé pour la génération de photons uniques pour ces applications sont les boîtes quantiques (BQ) épitaxiales faites de matériaux semiconducteurs III-V. Pour obtenir des meilleures performances de ces émetteurs, les BQ sont insérées dans des microcavités et sont contrôlées puis stabilisées électriquement. Dans cette thèse je décris les propriétés de base des BQ et les procédés nécessaires à leurs transformation en sources de photons uniques efficaces. Ceci inclut des développements concernant la standardisation de leur fabrication pour accroître le volume de production de ces composants. Les avancées majeures décrites dans cette thèse concernent deux parties critiques du procédé : le contrôle de la densité spatiale et spectrale des BQ, et l'amélioration de la fabrication déterministe par lithographie in-situ. Pour simplifier l'utilisation de ces dispositifs, un nouveau procédé permettant le couplage de ces émetteurs à des fibres optiques monomodes est présenté. Les dispositifs fibrés démontrent d'excellentes performances au cours de plusieurs mois d'utilisation, comparables à celles des dispositifs non fibrés. En parallèle, un autre type de BQ a été développé par épitaxie de nanotrous gravés. Cette technique permet l'émission de photons uniques dans d'autres gammes de longueurs d'onde dans le proche infrarouge. Les premiers placement déterministes de ces émetteurs dans des cavités optiques a été démontrés<br>Quantum technologies promise to bring several improvements to the fields of sensing, communication and computing, exceeding the performance of their classical counterparts. Single-photons are a promising platform for quantum applications, one outstanding issue being their generation efficiency. The highest-quality emitters for this purpose are epitaxial quantum dots (QD) made of III-V semiconductor materials. To reach their best performance, the QDs are embedded in microcavities to enhance their efficiency, together with being electrically contacted for charge control and stabilization. In this thesis I describe the basics of QDs, including their properties and the methods to use them as efficient sources of single photons. This includes multiple advancements in the standardization of their fabrication to produce these sources at scale. Major advancements are made on two key parts of the system to increase the fabrication yield. First, in the control the spatial and spectral density of QDs, and second in their deterministic fabrication by in-situ lithography. To simplify the operation of these devices, the development of directly fiber-coupled sources of single photons is presented. This is a crucial step toward plug and play devices, allowing for a simpler and more reliable operation. The fiber-pigtailed devices are shown to conserve state-of-the-art performance over months of use. In parallel, a different type of QDs have been developed based on droplet-etching epitaxy. This technique allows for the emission of single photons in other wavelength ranges in the near infrared. The first deterministic placement of these new droplet-etched QDs in micropillars is demonstrated
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Fons, Romain. "Propriétés optiques de boîtes quantiques semiconductrices intégrées dans des antennes à fil photonique." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY053.
Full textAbstract:
Une antenne à fil photonique permet de façonner l’émission d’une boîte quantique (BQ) en un faisceau directif, qui peut être collecté efficacement par des optiques en espace libre. Ces structures photoniques trouvent des applications dans l’émission d’états non classiques de la lumière (photons uniques, paires de photons enchevêtrés) ou dans la génération de non-linéarités géantes, à l’échelle du photon unique. Cette thèse contribue à une meilleure compréhension des propriétés optiques des BQs InAs intégrées dans des antennes à fil photonique à travers deux résultats principaux. Nous démontrons tout d’abord une technique tout optique - et donc non destructive - pour localiser précisément une BQ dans une section de l’antenne. La position de l’émetteur est importante car elle conditionne la force de l’interaction lumière-matière au sein de l’antenne, ainsi que le couplage de la BQ à certains canaux de décohérence spectrale. La technique proposée exploite l’émission de la BQ dans deux modes guidés qui présentent des profils spatiaux différents et s’appuie sur une cartographie du champ lointain résolue en angle. La seconde étude porte sur les mécanismes de spin-flip qui couplent les états excitoniques d’une BQ neutre. Ces spin-flips constituent une source de décohérence. Pour les révéler, nous intégrons la BQ dans une structure photonique anisotrope (ici un fil photonique avec une section elliptique). Des mesures de polarisation et de déclin de la photoluminescence résolu en temps donnent alors accès aux taux de spin-flips. Nous étudions en particulier l’influence de la température et de la puissance d’excitation non-résonante<br>A photonic wire antenna shapes the emission of a quantum dot (QD) into a directional beam, which can be efficiently collected by free-space optics. These photonic structures find applications in the emission of non-classical states of light (single photons, entangled pairs of photons) or in the generation of giant non-linearities, at the level of a single photon. This thesis contributes to a better understanding of the optical properties of InAs QDs integrated in photonic wire antennas through two main results. We first demonstrate an all-optical - and therefore non-destructive - technique for precisely locating a QD in a section of the antenna. The position of the emitter is important because it conditions the strength of the light-matter interaction within the antenna, as well as the coupling of the QD to certain spectral decoherence channels. The proposed technique exploits the emission of the QD in two guided modes which present different spatial profiles and is based on a measurement of the angle-resolved far-field map. The second study focuses on spin-flip mechanisms that couple the exciton states of a neutral QD. These spin-flips are a source of decoherence. To reveal them, we integrate the QD into an anisotropic photonic structure (here a photonic wire with an elliptical cross section). Polarization measurements combined with time-resolved measurements of the photoluminescence decay then allow determining the spin-flip rates. We present a study of the influence of the temperature and of the non-resonant excitation power
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Chen, Chi. "Lanthanide Energy Transfer Donors on Nanoparticles Surfaces : From Fundamental Mechanisms to Multiplexed Biosensing." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS196/document.
Full textAbstract:
Le multiplexage optique basé sur des nanoparticules offre de nombreux avantages pour la biodétection et l'imagerie à multiparamètres. Toutefois, les modifications apportées à un paramètre entraînent également la modification d’autres paramètres. Par conséquent, la couleur, la durée de vie ou l’intensité ne peuvent pas être utilisées, respectivement, comme paramètre indépendant. Cette thèse peut être divisée en deux aspects. Le premier concerne le développement d'un multiplexage à une seule nanoparticule avec un temps résolu, basé sur le transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET) des complexes de lanthanides aux points quantiques (QD) et ensuite aux colorants fluorescents. Une investigation systématique de toutes les différentes combinaisons avec une large gamme de donneurs et d'accepteurs sur le QD est présentée, et les résultats expérimentaux sont comparés à la modélisation théorique. Le résultat ne contribue pas seulement à une compréhension complète de ces voies de transfert d'énergie compliquée entre multi donneurs / accepteurs sur des nanoparticules, mais offre également la possibilité d'utiliser les modèles pour développer de nouvelles stratégies permettant de préparer le QD avec une couleur, une durée de vie et une intensité réglables de manière indépendante. Le deuxième aspect porte sur le mécanisme de transfert d'énergie du Tb à la nanoparticule d'or (AuNP). Le transfert d'énergie par nanosurface (NSET) s'est révélé être un mécanisme opérationnel pour l'extinction des PL par les AuNP, une information importante pour le développement, la caractérisation et l'application de nanobiocapteurs basés sur l'extinction des PL par les AuNP<br>Optical multiplexing based on nanoparticles provides many advantages for multiparameter biosensing and imaging. However, the changes in one parameter also lead to changing of other parameters, and thus, color, lifetime, or intensity could not be used as an independent parameter, respectively. This thesis can be divided into two aspects. The first one focuses on developing time-resolved single-nanoparticle multiplexing based on Förster resonance energy transfer (FRET) from lanthanide complexes to quantum dot (QD) to fluorescent dyes. Systematical investigation of all different combinations with a broad range of numbers of donors and acceptors on QD are presented, and the experimental results are compared with theoretical modelling. The result do not only contribute to a full understanding of such complicated multi donor-acceptor energy transfer pathways on nanoparticles but also open the opportunity to use the models for developing new strategies to achieve the QD with independent tunable color, lifetime and intensity. The second aspect focuses on the energy transfer mechanism from Tb to gold nanoparticle (AuNP). Nanosurface energy transfer (NSET) proved to be an operational mechanism in PL quenching by AuNPs, which is important information for the development, characterization, and application of nanobiosensors based on PL quenching by AuNPs