Résumé
Les boîtes quantiques de semiconducteurs sont communément décrites comme des atomes artificiels à l'état solide, et la dynamique de décohérence dans ce système est conditionnée par les fluctuations de l'environnement de la boîte quantique. En effet, l'existence d'une matrice solide pour ces nanostructures artificielles conduit à la présence d'impuretés, de défauts, de charges localisés autour de la boîte quantique. Par effet Stark quantique confiné, les micro-champs électriques créés par les défauts environnants modifient l'énergie d'émission de la boîte quantique. Les fluctuations de configuration de l'environnement conduisent alors à des décalages énergétiques aléatoires du profil d'émission, c'est l'effet de diffusion spectrale qui se produit sur des échelles énergétiques allant de quelques µeV à plusieurs meV en fonction des matériaux employés pour fabriquer les boîtes quantiques. Ce mécanisme a été mis en évidence pour des boîtes quantiques de semiconducteurs par des expériences de spectroscopie de photoluminescence à l'échelle d'une boîte quantique unique [1]. Un effet de diffusion spectrale photo-induite a été observé avec des temps caractéristiques de fluctuations de l'énergie d'émission allant de quelques microsecondes à plusieurs minutes. Dans cet exposé, je présenterai nos résultats récents qui montrent l'existence d'un régime de rétrécissement par le mouvement pour le phénomène de diffusion spectrale [2]. Des expériences de spectroscopie par transformée de Fourier à très haute résolution spectrale sur le signal de photoluminescence d'une boîte quantique unique nous ont permis de mettre en évidence une modification du profil de raie qui est lorentzien à basse puissance d'excitation ou basse température, et qui devient gaussien en augmentant ces paramètres. La transition entre ces deux types de profil montre des régimes de modulation de l'environnement fluctuant différents, le profil lorentzien étant la signature d'un effet de rétrécissement par le mouvement pour le phénomène de diffusion spectrale. Cette manifestation de rétrécissement par le mouvement est tout à fait inhabituelle dans la mesure où elle se produit à faible puissance d'excitation et basse température, contrairement à la phénoménologie standard décrite en résonance magnétique nucléaire. Je présenterai une interprétation quantitative de ces résultats et expliquerai que le caractère inhabituel de cet effet provient de l'assymétrie des processus de capture et échappement des porteurs dans les pièges au voisinage de la boîte quantique. Je discuterai par ailleurs les conséquences de cette phénoménologie non-standard sur la dynamique du déphasage assisté par phonons. [1] S. A. Empedocles, D. J. Norris and M. G. Bawendi, Phys. Rev. Lett. 77, 3873 (1996). [2] A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).