SPECTROSCOPIE DE MODULATION
LES EFFETS D'EXCITONS DANS LES SPECTRES ÉLECTRO-OPTIQUES

Résumé
Les études récentes des spectres d'électroabsorption (EA) et d'électroréflexion (ER) des semi-conducteurs ont fourni un grand nombre d'informations sur la structure de bandes des cristaux étudiés. Dans cet article, on rappelle les principaux résultats obtenus en utilisant ces méthodes de mesures différentielles dans le cas des semi-conducteurs à grande bande interdite (Cu₂O, CuCl, PbI₂, CdS et Se). Les structures observées dans ces différents spectres électro-optiques sont principalement dues à un effet du champ électrique sur les excitons (effet Stark quadratique sur le mouvement relatif de l'exciton). Le comportement des excitons dans le champ électrique est analysé sur la base des théories actuelles. En plus de cet effet Stark quadratique des excitons, on observe un effet Stark sur les bandes du cristal (linéaire dans CuCl, quadratique dans Cu₂O). La dépendance anisotrope de ces effets en fonction des directions respectives du champ et de la polarisation est discutée. L'utilisation de ces techniques de modulation permet également de détecter dans les différents spectres optiques étudiés des transitions de faible intensité (raies interdites ou transitions indirectes). Une analyse de symétrie de ces signaux de faible intensité permet de déterminer l'origine et la nature de ces transitions. Enfin, les spectres d'électroréflexion de grande énergie de Cu₂O et PbI₂ sont discutés en fonction des schémas de bandes actuels.

Abstract
The recent studies of the electroabsorption (EA) and electroreflectance (ER) spectra of semiconductors have given a great deal of informations on the band structures of the crystals. In this paper, the main results obtained by these differential methods are reviewed for large gap semiconductors (Cu₂O, CuCl, PbI₂, CdS and Se). The observed structures in these electrooptical spectra are mainly due to electric field effects on excitons (quadratic Stark effect on the exciton relative motion). The behaviour of excitons in the electric field is analyzed and discussed on the basis of the existing theories. In addition to this quadratic Stark effect of excitons, a Stark effect on the bands is observed (linear for CuCl, quadratic for Cu₂O). The anisotropic dependence of these effects on the field and polarization is discussed. The modulation techniques allow also to detect weak transitions in the different optical spectra (forbidden lines or indirect transitions). A symmetry analysis of these weak signals allows to determine the origin and the nature of the transitions involved. Finally, the electroreflectance spectra of Cu₂O and PbI₂ at higher energies are discussed on account of the actual band schemes.