Propriétés magnéto-optiques du Cd3As2 en lumière polarisée : transitions interbandes

Abstract

Ce mémoire apporte une contribution nouvelle à l'étude des propriétés magnéto-optiques du Cd3As2. Pour la première fois, des mesures de magnéto-transmission en lumière infrarouge polarisée circulairement ont été faites sur ce matériau. Nos mesures impliquent des transitions entre niveaux de Landau de la bande de valence et de la bande de conduction (transitions interbandes). Ces transitions ont été effectivement observées. Les données expérimentales montrent que la bande de valence varie peu avec le vecteur d'onde K et que pour la polarisation circulaire gauche, les niveaux de la bande de conduction impliqués dans les transitions (état final) sont les n- (n: nombre quantique du niveau, - : spin-down). Pour la polarisation circulaire droite, on ne voit que deux minima qui s'associent très bien à n+ pour l'état final (+: spin-up), ce qui voudrait dire que l'effet du spin de l'électron a été mis en évidence. Au point de vue théorique, et ceci constitue aussi une partie importante de ce travail, notre étude porte sur trois points importants: le comportement des niveaux de Landau des deux bandes qui nous intéressent, le calcul des probabilités de transitions et l'effet du terme de l'électron libre sur la structure de bande et, par conséquent, la masse effective cyclotron et l'anisotropie. Nos calculs démontrent que le modèle de Bodnar, qui à date semblait bien décrire la structure de bande du Cd3As2, prédit des discontinuité dans les niveaux de Landau de la bande de valence (trous lourds), discontinuités qui ne sont pas observées expérimentalement. Les probabilités de transitions calculées dans le cadre de ce modèle ne sont pas conformes à l'expérience non plus. Finalement, l'inclusion du terme de l'électron libre, négligé par Bodnar lors de l'élaboration de son modèle, nécessitera des corrections aux valeurs des paramètres du modèle.