Les boîtes quantiques, « les atomes artificiels » : propriétés et applications.

Les boîtes quantiques semiconductrices sont des agrégats de quelques centaines à quelques dizaines de milliers d’atomes. Leurs tailles nanométriques en font des systèmes tout à fait particuliers, à mi-chemin entre les molécules et les matériaux massifs. D’une part, la structure cristalline et la composition chimique du massif sont conservées et d’autre part, la densité des états électroniques est discrétisée à cause du confinement des porteurs de charge dans les trois directions spatiales.

-On retrouve sous cette dénomination commune deux types d’objets :
-Les nano-agrégats enterrés dans une matrice semiconductrice qui sont synthétisés en combinant la croissance d’hétérostructures par épitaxie par jets moléculaires et les techniques de lithographie ou les techniques de croissance qui utilisent l’épitaxie à forte désaccord de mailles (croissance des boîtes auto-organisées).
-Les agrégats incorporés dans une matrice diélectrique et obtenus, le plus souvent, par des méthodes chimiques et souvent appelés « nanocristaux ».

-Les effets de confinement électronique des porteurs sont à l’origine de la discrétisation de la structure électronique des boîtes quantiques, et également, de l’image d’atome artificiel qui est souvent utilisée pour les décrire. Les propriétés optiques et électroniques remarquables des boîtes quantiques font l’objet depuis deux décennies de nombreuses études. Les domaines de recherche et d’application de ces matériaux sont très diversifiés, allant de l’optoélectronique ou la biologie à l’information quantique.