Manipulation of Dirac Cones and Edge states in Polariton Honeycomb Lattices

Les polaritons de cavité sont des particules mixtes lumière-matière résultant du couplage fort entre excitons de puits quantiques et photons de cavité dans des microcavités semi-conductrices. Ils s'avèrent être une plate-forme extraordinaire pour émuler des Hamiltoniens 1D et 2D. Cela est dû au contrôle de site unique lors de la fabrication de réseaux de polaritons, ainsi qu'à la possibilité de visualiser directement la dispersion, les fonctions propres résolus en espace et la propagation des polaritons via des expériences de photoluminescence. En gravant une microcavité à base de GaAs, un réseau en nid d'abeille pour polaritons a été fabriqué. Les deux bandes d’énergie les plus basses de cette structure émulent pour les photons les bandes π et π * du graphène. Remarquablement, le système permet également d'explorer des degrés de liberté orbitaux, inaccessibles dans le graphène réel. Dans la première partie de cette thèse, cet émulateur à polaritons est utilisé pour aborder la physique des états de bord dans un réseau en nid d'abeille. De nouveaux états de bord, à caractère plat et dispersif, ont été découverts et visualisés dans le graphène orbital. Dans la deuxième partie de la thèse, nous démontrons expérimentalement une méthode pour adapter la dispersion de Dirac pour les photons. En mettant en œuvre une déformation uniaxiale dans le réseau en nid d'abeille, des photons de Dirac qui combinent des masses effectives nulle, finie et infinie sont créés. Les résultats présentés ouvrent de nouvelles perspectives pour l'ingénierie d’interfaces entre différents types de dispersions de Dirac. De plus, la partie excitonique des polaritons assure une sensibilité au champ magnétique, créant la possibilité de briser la symétrie d'inversion temporelle du système et d'étudier les états de bord topologiques photoniques dans des cônes de Dirac exotiques. Exciton polaritons are mixed light-matter particles arising from strong coupling of quantum well excitons and cavity photons in semiconductor microcavities. They prove to be an extraordinary platform to emulate 1D and 2D Hamiltonians. This is due to the single site control when fabricating polariton lattices as well as to the possibility to directly visualize dispersion, spatial eigenfunctions and propagation of polaritons in photoluminescence experiments. By etching GaAs-based microcavity a honeycomb lattice for polaritons has been fabricated. The lowest two bands of this structure emulate for photons the π and π* ban