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Les récentes études expérimentales de l'effet Hall quantique montrent une importante anisotropie de la résistivité longitudinale dans un gaz électronique bidimensionnel à très basse température pour les niveaux de Landau n > 1. Cette anisotropie a été interprétée comme la signature d'une nouvelle phase dans laquelle le facteur de remplissage est modulé spatialement de sorte que les centres des orbites cyclotrons sont concentrés dans des bandes ou"rayures". Dans ce mémoire nous rappelerons tout d'abord les propriétés connues de cette phase et présenterons ensuite une étude de l'énergie et de la stabilité des rayures dans les doubles puits quantiques. Plus spécifiquement, nous montrerons comment, dans l'approximation Hartree-Fock, les rayures sont influencées par la présence d'un effet tunnel et par l'ajout d'un champ magnétique parallèle aux plans des puits. Nous verrons de plus que la modification de ces paramètres entraîne une modification du diagramme de phase, dont l'apparition d'une phase commensurable et d'une phase incommensurable.

Dans ce travail, les mécanismes de relaxation inter-sous-bandes et intra-bande ont été étudiés sous différentes conditions expérimentales et pour différents paramètres structuraux des échantillons. Nous avons étudié deux séries d'échantillons à multiples puits quantiques constitués de Al [indice] x Ga [indice] 1-x As/GaAs. L'interprétation de nos résultats conduit à la conclusion que la relaxation inter-sous-bandes des trous lourds est relativement lente dans le cas des structures à puits quantiques étudiés. Nous expliquons ceci par le blocage de certains canaux de relaxation par émission de phonons LO résultant du fait que la séparation en énergie entre les niveaux de trous lourds est bien inférieure à l'énergie du phonon LO. Le même argument peut aussi être utilisé pour expliquer le temps de relaxation plus long observé pour l'échantillon à puits large (220êA [rond en chef]). Des simulations Monte-Carlo des cinétiques associées aux transitions n = 1 et n = 2, qui tiendraient compte des différents mécanismes de relaxation, devront être faites afin d'appuyer cette interprétation."--Résumé abrégé par UMI.

Ce mémoire présente les résultats d'une étude de la dynamique de la relaxation de l'énergie des porteurs dans des structures à puits quantiques multiples d'AlGaAs/GaAs pour des applications aux photodétecteurs infrarouges. Nous avons étudié trois structures dont la géométrie des puits et barrières est légèrement différente. Les échantillons se distinguent par l'écart en énergie existant entre le second niveau de confinement des électrons et la hauteur de la barrière. Ce second niveau est dit lié pour un échantillon; il est quasi-lié pour le second et le dernier échantillon ne contient qu'un état lié (le second niveau se situe dans le continuum des états de la barrière et est donc nommé niveau non-lié ou libre). La caractérisation des temps de relaxation inter-sous-bandes [zeta][indices inférieurs 2[rarr]1]] et des temps de recombinaison des porteurs est effectuée a l'aide de techniques de photoluminescence résolue en temps et d'absorption transitoire. (Résumé abrégé par UMI.)

Le rôle de la diffusion électron-électron dans le processus de relaxation inter-sous-bandes et la dynamique de cette relaxation dans des puits quantiques de GaAs ont été étudiés théoriquement et expérimentalement. Les échantillons étudiés consistent en une série de structures à puits quantiques multiples AlₓGa₁₋ₓAs/GaAs ayant des largeurs de puits variant entre 100 Å et 220 Å. Les taux de diffusion électron-électron ont été calculés à l'aide de la règle d'or de Fermi en fonction de la densité de porteurs et en fonction de la largeur des puits. La distribution des porteurs chauds et la fonction d'occupation des différentes sous-bandes sont prises en compte dans le calcul. Nous avons également étudié l'évolution temporelle du taux de diffusion. Les résultats théoriques montrent que le taux de diffusion électron-électron augmente avec la densité de porteurs. Les effets de remplissage des sous-bandes limitent l'efficacité de ce mécanisme de relaxation à haute densité de porteurs (>10¹² cm⁻²). Pour des structures à puits larges (>180 Å), ce mécanisme de relaxation est aussi efficace que les mécanismes de relaxation phononiques. Les temps de relaxation inter-sous-bandes ont été mesurés à l'aide d'un montage de photoluminescence résolue en temps utilisant une technique de détection par conversion des fréquences vers le haut. Les expériences ont été réalisées sous différentes conditions de densité d'excitation laser, en utilisant des photons de faible énergie (<1.73 eV), et à une température de 80 K. Pour les structures à puits étroits, le temps de relaxation a été déduit directement des cinétiques et des spectres résolus en temps. Pour les structures à puits larges, nous avons utilisé une technique de déconvolution pour extraire le temps de relaxation des différents spectres résolus en temps. Les résultats montrent bien que le temps de relaxation inter-sous-bandes décroît avec la densité de porteurs tandis qu'il augmente avec la largeur des puits quantiques.