Note ABES Optical spectroscopy of heterostructures based on atomically-thin semiconductors Spectroscopie optique d'hétérostructures à base de semi-conducteurs atomiquement fin Matériaux 2D Spectroscopie optique Exciton Hétérostructures de Van der Waals 2D materials Optical spectroscopy Exciton Van der Waals heterostructures 537.6 620.5 Métaux de transition Propriétés optiques Hétérostructures Forces de Van der Waals Au cours de cette thèse, nous avons fabriqué et étudié par spectroscopie optique, des hétérostructures de van der Waals, composées de monofeuillets semi-conducteurs (dichalcogénures de métaux de transition, DMT) couplés à une monocouche de graphène ou à un résonateur plasmonique. Nous avons observé des modifications importantes de la dynamique des états excités optiquement dans le DMT (excitons) lorsque celui-ci est en contact avec le graphène. Le graphène neutralise la couche de DMT et permet un transfert non-radiatif d’excitons en moins de quelques picosecondes. Ce transfert d’énergie peut s’accompagner d’un photodopage extrinsèque considérablement moins efficace. La réduction de la durée de vie des excitons du DMT en présence de graphène a été exploitée pour montrer que leur pseudo-spin de vallée maintenait un degré de polarisation et de cohérence important jusqu’à température ambiante. Enfin, en couplant fortement les excitons d’un DMT aux modes d’un résonateur plasmonique à phase géométrique, nous avons mis en évidence, à température ambiante, le verrouillage du pseudo-spin de vallée sur la direction de propagation des polaritons chiraux (chiralitons) issus du couplage. During this thesis, we have fabricated and studied by optical spectroscopy, van der Waals heterostructures composed of semiconductor monolayers (transition metal dichalcogenides, TMD) coupled to a graphene monolayer or to a plasmonic resonator. We have observed significant changes in the dynamics of the TMD optically excited states (excitons) when it is in direct contact with graphene. Graphene neutralizes the TMD monolayer and enables non-radiative transfer of excitons within less than a few picoseconds. This energy transfer process may be accompanied by a considerably less efficient, extrinsic photodoping. The reduced lifetime of TMD excitons in the presence of graphene has been exploited to show that their valley pseudo-spin maintains a high degree of polarization and coherence up to room temperature. Finally, by strongly coupling TMD excitons to the modes of a geometric phase plasmonic resonator, we have demonstrated, at room temperature, that the momentum of the resulting chiral polaritons (chiralitons) is locked to their valley pseudo-spin. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 14415508 Université de Strasbourg Strasbourg 2021-12-31 https://theses.hal.science/tel-03169778 application/pdf 69534374 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/LORCHAT_Etienne_2019_ED182.pdf http://www.theses.fr/2019STRAE035/abes https://theses.hal.science/tel-03169778 https://theses.hal.science/tel-03169778 Lorchat Étienne 1992-01-15 FR 254145809 https://theses.fr/2019STRAE035 2019STRAE035 https://doi.org/10.70675/8dded945z677fz4636zb8fazaea2c7a1c0d3 2019-05-14 Nanophysique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Berciaud Stéphane MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 11310250X Cassabois Guillaume MADS_PRESIDENT_DU_JURY 161984339 Bolotin Kirill MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 254148123 Léonard Jérémie MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 089269233 Faugeras Clément MADS_RAPPORTEUR_1 077610784 Chamarro Maria MADS_RAPPORTEUR_2 081847319 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156500019 Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 151842973 93794 ddc:530 ddc:620 Berciaud Stéphane Cassabois Guillaume Bolotin Kirill Léonard Jérémie Faugeras Clément Chamarro Maria École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) PDF 14415508