Les nanocristaux de semiconducteurs sont souvent vus comme des atomes artificiels [1], dont les propriétés électroniques, optiques et électriques peuvent être ajustées en jouant sur la taille et la forme des objets. Dans ce séminaire, nous ferons une revue de travaux récents mettant en évidence ces propriétés originales. Dans une première partie, nous montrons des résultats expérimentaux (*) de spectroscopie intra-bande sur des nanocristaux de ZnO chargés jusqu’à une dizaine d’électrons de manière contrôlée. Le spectre d’absorption infra-rouge indique que les électrons occupent les états S,P,D… des atomes artificiels. Des calculs en liaisons fortes démontrent que les transitions optiques sont caractérisées par des règles de sélection fixées par la symétrie des états quantiques [2]. Dans une deuxième partie, nous présentons des études théoriques et expérimentales de spectroscopie STM de nanocristaux d’InAs [3] et de PbSe [4]. Les spectres de conductance de ces systèmes présentent des pics marqués qui dérivent de la quantification des états électroniques des atomes artificiels et du phénomène de blocage de Coulomb. En conclusion, nous montrerons quelques applications où les nanocristaux de semiconducteurs sont assemblés pour former des solides artificiels aux propriétés nouvelles. [1] « Nanostructures – Theory and Modelling », C. Delerue and M. Lannoo, Springer-Verlag (2004). [2] A. Germeau, A.L. Roest, D. Vanmaekelbergh, G. Allan, C. Delerue, E.A. Meulenkamp, « Optical transitions in few-electron artificial atoms strongly confined in ZnO nanocrystals », Phys. Rev. Lett. 90, 097401 (2003). [3] Y.M. Niquet, C. Delerue, G. Allan and M. Lannoo, « Interpretation and theory of tunneling experiments on single nanostructure », Phys. Rev. B 65, 165334 (2002). [4] Z. Hens, B. Grandidier, D. Deresmes, G. Allan, C. Delerue, D. Stiévenard, and D. Vanmaekelbergh, « Evolution of the density of states from a two to a zero-dimensional semiconductor », Europhys. Lett., in press. (*) en collaboration avec A. Germeau, A.L. Roest et D. Vanmaekelberg, Univ. Utrecht, Pays-Bas.
IEMN – Dept. ISEN