Mesures possibles

Nous réalisons des mesures de spectroscopie optique dans la gamme du proche UV-visible (250-800 nm) sur des matériaux semiconducteurs de 5 à 300 K.

Spectroscopie optique classique

Etude en lumière blanche

Nous pouvons mesurer la réflectivité ou la transmission d’un échantillon avec une source xénon (230-2000 nm) en incidence normale. Figure 1 : Mesure de réflectivité et transmission d’un miroir de Bragg centré pour le proche UV [JAP 120, 093107 (2016)]

Etude sous excitation laser Des mesures de photoluminescence peuvent être réalisées de 5 à 300 K sous excitation continue ou impulsionnelle. La taille du faisceau de pompe peut être ajusté d’un diamètre de 2 µm jusqu’à plusieurs dizaines de µm. La puissance moyenne de l’injection optique est mesurée en temps réel et peut varier de la dizaine de nW jusqu’à quelques mW. Le signal détecté peut être polarisé (champ électrique perpendiculaire ou parallèle au plan d’incidence). Il est aussi possible de réaliser des mesures résolues en angle de 0 à 90° à température ambiante. Figure 2 : Photoluminescence de ZnO massif à 5 K sous excitation continue. Micro-photoluminescence en puissance sur une microcavité GaN à température ambiante sous excitation impulsionnelle [APL 104 241113 (2014)].

Spectroscopie optique avancée

Imagerie en espace réel et en espace réciproque

Avec un objectif de microscope il est possible de faire de l’imagerie en espace réel, c’est-à-dire de regarder la surface de l’échantillon avec un grandissement de x30 ou x150 et ainsi faire des mesures en un point spécifique ou sur des nano- ou micro-structures uniques (figure 3). Il est aussi possible d’imager le plan de Fourier (espace réciproque, émission en champ lointain) pour connaitre l’émission angulaire (±30°) en un point de l’échantillon. Figure 3 : Image en espace réel de l’émission d’un micro-fil GaN. Image en espace réciproque de l’émission angulaire d’une microcavité GaN à 350 K, effet laser à polaritons.

Mélange à 4 ondes dégénéré en fréquence

La spectroscopie de mélange à 4 ondes est une méthode qui permet de mesurer le temps de décohérence (T2) d’un système. Les impulsions k1 et k2 sont envoyées sur l’échantillon avec un intervalle de temps τ. Ces deux impulsions vont créer chacune une polarisation. Les deux polarisations interagissent pour former un réseau suivant la direction k2-k1. La seconde impulsion va s’autodiffracter sur ce réseau dans la direction 2k2-k1 ; c’est ce signal qui est détecté lors d’une résolution temporelle ou spectrale.

Figure 4 : Mesures de mélange à quatre ondes résolue en temps et résolue spectralement dans ZnO à 5 K [PRB 90, 045204 (2014).