À température ambiante, comme pour le cristal, nous n’avons pas pu mesurer la luminescence des NP excitées par le faisceau VUV, le signal étant trop faible. Ce n’est pas étonnant, car la quantité de matière émettrice est très petite dans ce cas. Comme pour le cristal, nous allons directement mesurer la luminescence à basse température associée à l’exciton lié. La figure V.4 présente les résultats obtenus.
Nous observons, comme pour le cristal, un seul pic de luminescence, situé à 3,368 eV. Du fait de sa position, cette émission peut être associée à l’émission de l’exciton lié DX. Aucune autre émission n’est détectée, le signal de luminescence est de toute façon trop faible. Seule l’émission TES, située environ à 3,34 eV, peut être devinée, bien que très faible. Ceci est toutefois en accord avec l’étude de Tainoff et al. [Tainoff 09], qui ne détectent pas d’émissions autres que celle de DX dans le cas de NP plus petites.
Cela était déjà le cas lorsque l’énergie des photons excitateurs était de 4,66 eV (voir chapitre III). L’hypothèse retenue était que, du fait du volume faible des NP (de l’ordre de 10−17 cm3), le couplage entre l’exciton et les phonons du réseau était fortement diminué du fait de l’influence de la surface. Avec l’utilisation de photons VUV, nous avons vu plus haut que la longueur d’atténuation est de l’ordre de 20 nm. L’hypothèse que nous pouvons retenir est que pour des NP de 40 nm de longueur, l’excitation par le faisceau VUV est alors peu sensible à la taille du système. Une autre conséquence à l’utilisation de photons VUV est que l’électron promu dans la bande de conduction possède en général une énergie cinétique plus élevée que dans le cas où les photons excitateurs possèdent un énergie de quelques eV. Une
3,20 3,25 3,30 3,35 3,40 Énergie (eV) 105 106 In tens ité (Nb . coup s)
Figure V.4 – Spectre d’émission des NP excitées par un faisceau d’énergie de photon 35,6 eV, pour T = 15 K.
part plus grande des ces électrons peut ainsi s’échapper de la NP, ce qui diminue le rendement global de luminescence, et ce possiblement plus dans le cas des NP de par la proximité de la surface.
Contrairement au cas du cristal, nous observons que le pic de luminescence semble formé de deux pics, séparés de 5 meV. Cette valeur est trop faible pour être associée à l’émission de l’exciton libre. Un écart d’énergie de ce type peut provenir de plusieurs émissions, comme celle d’un exciton lié à un défaut ionisé (noté D+X). Néanmoins, du fait de la faible intensité du signal, il est difficile d’être catégorique à ce sujet. La largeur à mi-hauteur du pic DX est de 9 meV, soit trois fois plus large que pour le cristal. Nous obtenons un facteur d’élargissement du pic DX analogue à celui obtenu dans le chapitre III, avec des énergies de photons de 1,55 et 4,66 eV.
Nous avons observé que dans le cas des NP, le spectre d’émission excité par le faisceau VUV se rapproche de celui obtenu dans le cristal. Les variations du spectre d’émission du cristal en fonction de la température nous avait donné une piste sur les possibles causes à priori responsables de l’allure du spectre. Nous allons effectuer la même étude pour les NP, dans le but d’observer si la taille réduite des NP a une influence sur l’évolution du spectre de luminescence en fonction de la température.
i) Influence de la température sur le spectre d’émission des NP
Nous effectuons ici l’étude de l’influence de la température sur le spectre d’émis- sion des NP, excitées par le faisceau VUV (Eph = 35, 6 eV). La figure V.5 présente les résultats obtenus.
Dans ce cas, le signal de luminescence décroit très fortement avec la température, mais moins fortement que dans le cas du cristal. En effet, ici le rapport d’intensité du pic DX entre 10 et 50 K est de l’ordre de 2-3, alors qu’il est de 12 dans le cas du cristal. Il est à noter que la structure décalée de 5 meV par rapport au maximum
T = 15 K T = 30 K T = 40 K T = 50 K T = 60 K 3,20 3,25 3,30 3,35 3,40 Énergie (eV) 105 106 In tens ité (Nb . coup s)
Figure V.5 – Influence de la température sur le spectre d’émission des NP. Toutes les acquisitions sont effectuées en excitant les NP avec un faisceau d’énergie de photon de 35,6 eV
du pic DX est présente dans toutes les acquisitions. Il semblerait que cette structure soit réelle, bien que son origine reste difficile à déterminer, du fait du grand nombre de possibilités, et de la relative pauvreté du spectre.
De manière analogue au cas du cristal, aucune émission associée à l’exciton lié AX n’est détectée lorsque la température de l’échantillon augmente. De plus, la largeur de cette bande DX semble rester constante avec la température. Dans le cas des NP, les effets de surface semblent logiquement plus forts que dans le cristal (voir chapitre III, section III.3). Néanmoins, nous observons que la luminescence disparaît complètement dans les NP à la même température que dans le cristal. Ce fait ne s’explique pas seulement par la différence de densité d’excitation, car elle reste fixe lors de l’augmentation de température.
Les spectres d’émission excités par des photons VUV sont modifiés par rapport au spectres excité par des photons UV d’énergie 4,66 eV. L’interaction avec la sur- face semble prépondérante à cause de la longueur de pénétration des photons VUV. En effet, nous observons sur ces spectres une diminution de l’émission des répliques phononiques de DX telle que nous ne pouvons les détecter, et ce de manière analogue au cas des NP sous excitation UV pour lesquelles les effets de surface sont primor- diaux. D’autre part, la densité d’excitations créées par la relaxation de l’électron chaud pourrait éventuellement entraîner une interaction entre les excitations.