Grâce à une technique avancée de microscopie et spectroscopie à effet tunnel (STM/STS), une équipe de chercheurs du C2N a réussi à mettre en évidence le couplage électronique de paires de boîtes quantiques grâce à l’imagerie simultanée de leur morphologie et densité d’état électronique.
Ce travail s’insère dans le contexte des technologies quantiques pour lesquelles un objectif essentiel est le contrôle du couplage entre des nanostructures confinées tels que les cavités, les résonateurs, ou les boîtes quantiques. Cela permet d’augmenter l’interaction entre électrons, phonons ou photons, et d’observer de nouvelles propriétés utiles au développement de nano-dispositifs. La nature et la force du couplage sont habituellement mesurées indirectement et sur des assemblées d’objets dissemblables. Un enjeu actuel important est donc de pouvoir mesurer l’interaction entre nano-objets individuels et finement caractérisés.
Une équipe de chercheurs du C2N a adopté un point de vue innovant en utilisant un équipement de microscopie et spectroscopie à effet tunnel (STM/STS) en section transverse. Avec cette technique avancée, ils ont ainsi pu cartographier directement le couplage électronique de paires de boîtes quantiques individuelles auto-assemblées. Ces travaux ont fait l’objet d’une publication dans la revue Nano Letters.
La technique STM/STS a permis, après clivage sous ultra-vide, d’imager simultanément la morphologie et la densité d’état électronique de paires de boîtes couplées de type In(Ga)As/GaAs. Les chercheurs ont mis en évidence la formation d’états électroniques liants et anti-liants pour ces « molécules artificielles ». Grâce au support de simulations numériques, ils ont montré l’importance de prendre en compte la géométrie exacte des paires de boîtes (i.e. forme, taille et distance entre boîtes), pour la détermination de la force du couplage.
Références :
Real Space Observation of Electronic Coupling between Self- Assembled Quantum Dots
G. Rodary, L. Bernardi, C. David, B. Fain, A. Lemaître & J.-C. Girard
Nano Letters (2019), 19, 3699−3706
DOI : https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b00772
Contacts :
Guillemin Rodary, chargé de recherche CNRS au C2N
Jean-Christophe Girard, chargé de recherche CNRS au C2N
Figure : A gauche : image topographique STM d’une paire de boîtes quantiques In(Ga)As/GaAs couplées. A droite : images de conductance différentielle (i.e. densité d’état électronique locale) des états liants et anti-liants de la molécule artificielle formée de cette paire. Crédits : C2N.
