Propriétés excitoniques dans le GaN massif et les nanofils de GaN sous forte excitation

Cette thèse présente l’étude du blanchiment des excitons sous une excitation optique quasi-continue dans un échantillon de GaN massif de haute qualité et dans des nanofils uniques de GaN. Des expériences de micro-photoluminescence et micro-photoluminescence résolue en temps en fonction de la puissance et de la température ont été réalisées dans le but d’observer l’évolution de la densité de porteurs injectés dans les échantillons. La photoluminescence résolue en temps permet de mesurer la durée de vie des porteurs en fonction de l’intensité d’excitation, qui s’avère nécessaire pour une évaluation précise de la densité de porteurs injectés. La valeur expérimentale de la densité excitonique de Mott dans le GaN massif trouvée dans ce travail est inférieure de plus d’un ordre de grandeur aux déterminations précédentes publiées dans la littérature et est en accord avec des calculs. Cette analyse approfondie des résultats expérimentaux a été menée au moyen d’une simulation numérique qui a permis d’estimer l’évolution de la distribution des porteurs en profondeur dans les échantillons.The aim of this thesis was to study the bleaching of excitons under a quasi-continuous optical excitation in a bulk GaN sample of high quality and single nanowires through power dependent micro-photoluminescence and time-resolved micro-photoluminescence experiments. Time-resolved photoluminescence allows to measure the carrier lifetime as a function of excitation intensity, which is required for a reliable evaluation of the injected carrier density. The experimental value of excitonic Mott density in bulk GaN found in this work is more than an order of magnitude smaller than previous determinations published in the literature and is in accordance with many-body calculations. An in-depth analysis of experimental results was carried out with the help of numerical simulations in order to estimate the evolution of the carrier distribution along the depth of the samples