Résumé
Les excitons indirects dipolaires, sont des quasi-particules bosoniques dans les semi-conducteurs, composés d'un électron et d'un trou spatialement séparés mais toujours liés par interaction coulombienne. Leur grande durée de vie radiative et leur capacité à se déplacer sur de grandes distances avant leur recombinaison en font un système unique qui peut être à la fois optiquement actif mais également électriquement contrôlable. Ce système permet l'étude des propriétés fondamentales de la lumière et de la matière, mais aussi le développement de dispositifs excitoniques conceptuellement nouveaux. Les excitons dans les puits quantiques polaires en nitrure de gallium (GaN) peuvent être considérés comme des excitons naturellement indirects, en raison du fort champ électrique intrinsèque existant dans la direction de croissance cristalline. Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale et une étude des excitons indirects dans des hétérostructures GaN/(Al,Ga)N, ainsi que les états collectifs, depuis la conception et la fabrication jusqu'à la spectroscopie optique de leurs états collectifs.Les principaux résultats de ce travail sont (i) la démonstration du confinement spatial dans le plan et du refroidissement des excitons indirects, lorsqu'ils sont piégés dans le potentiel électrostatique créé par des électrodes semi-transparentes de géométries diverses soigneusement conçues et déposées sur la surface de l'échantillon, qui est une condition préalable à l'étude du diagramme de phase complexe de ces bosons dipolaires à basse température ; (ii) la preuve de principe du contrôle électrique des densités et des flux d'excitons indirects dans le plan du puits quantique. Cela ouvre des perspectives intéressantes pour la réalisation de dispositifs excitoniques ; (iii) les premiers points sur le diagramme de phase des bosons dipolaires, fournissant une première mise en évidence non seulement de l'existence d'un phase fortement corrélée résultant des corrélations induites à forte densité (phase de liquide dipolaire) mais aussi la dissociation (transition de Mott) de ces excitons indirects dans les hétérostructures GaN/(Al,Ga)N.