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Natural Sciences and Engineering; Applied Sciences

Richard Leonelli

Condensed matter physics

Professeur titulaire

Faculté des arts et des sciences - Département de physique

Complexe des sciences, room B-4029

514 343-7274

richard.leonelli@umontreal.ca

Profile

Research expertise

When a semiconductor material absorbs a photon, an electron is excited into the conduction band, leaving a hole in the valence band. The Coulomb interaction between the electron and the hole generates a bound state called an exciton, which largely controls the optical properties of semiconductors. In addition, when the environment is structured on a nanometric scale, the optical response of the semiconductors is radically altered by quantum confinement.

My research program revolves around the dynamics of excitons when they are created in nanostructured environments, so as to describe how the energy is absorbed and redistributed as part of a representation in terms of collective excitations. Although the subject is fundamental in nature, it is closely related to the development of excitonics, an emergent field that aims to design and manufacture better optical devices for applications ranging from lighting to quantum computing.

Awards and recognitions

  • Prix d’excellence en enseignement de la Faculté des arts et des sciences - 2007-2008

education

  • 1985 — Doctorat — Physique — Université de Montréal
  • 1980 — Maîtrise — Physique — Université Simon Fraser
  • 1977 — Baccalauréat — Physique — Université de Montréal

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Teaching and supervision

Student supervision

Theses and dissertation supervision (Papyrus Institutional Repository)

2019

Photo-oxydation et spectroscopie Raman de couches minces de phosphore noir.

Graduate : Favron, Alexandre
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
2018

Étude de semi-conducteurs par spectroscopie d'excitation cohérente multidimensionnelle

Graduate : Grégoire, Pascal
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
2018

Étude de semiconducteurs par des techniques de spectroscopie quantique

Graduate : Leroux, Jimmy
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2014

Modification des propriétés optiques de nanofils à base de GaN par plasma N2/O2

Graduate : Ferreira, Jason
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2010

Anisotropie de la photoluminescence dans des nanostructures organiques chirales autoassemblées

Graduate : Gosselin, Benoit
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.

2010

Dynamique de recombinaison dans les puits quantiques InGaN/GaN

Graduate : Brosseau, Colin N.
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.

2008

Étude des mécanismes de capture et de fuite des excitons dans les boîtes quantiques d'InAs/InP

Graduate : Gélinas, Guillaume
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2006

Étude des propriétés optiques de puits quantiques contraints ultra-minces d'InAs/InP

Graduate : Lanacer, Ali
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
2005

Dynamical properties of donor-bound excitons in cadmium telluride

Graduate : Li, Wei
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
2000

Propriétés optiques des points quantiques d'InAs/InP sur substrats vicinaux et orientés

Graduate : Lapointe, Sophie
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.

Theses and dissertation supervision

  • Grégoire, Pascal, Effets de la cohérence dans des microcavités optiques (En cours) 
  • Favron, Alexandre, Propriétés optiques et électriques du stratophosphane (En cours)
  • Gélinas, Guillaume, Alignement des bandes dans les hétérostructures à base d’antimoine (En cours)
  • Gosselin, Benoit, Processus électroniques dans des microcavités Fabry-Pérot (En cours)
  • Alfonso Ferreira, Jason, Modification des propriétés optiques de nanofils à base de GaN par plasma N2/O2 (En cours)

Projects

Research projects

2023 - 2031

Canada Excellence Research Chair in Light-Matter Interactions in Photonic Materials

Lead researcher : Carlos Silva
Co-researchers : Michel Côté , Richard Leonelli , Richard Martel , Andrea Bianchi , William Witczak-Krempa , Audrey Laventure , Philippe St-Jean , Stéphane Kéna-Cohen
Funding sources: SPIIE/Secrétariat des programmes interorganismes à l’intention des établissements
Grant programs: PVXXXXXX-Chaire d'excellence en recherche du Canada
2022 - 2029

Regroupement québécois sur les matériaux de pointe (RQMP)

Lead researcher : François Schiettekatte
Co-researchers : Christian Reber , Sjoerd Roorda , Michel Côté , Richard Leonelli , Normand Mousseau , Antonella Badia , Richard Martel , Andrea Bianchi , Jean-François Masson , Luc Stafford , William Witczak-Krempa , Delphine Bouilly , Ahmad Hamdan , Nikolay Kornienko , Audrey Laventure , Philippe St-Jean , David Sénéchal , Nikolas Provatas , Louis L. Taillefer , Clara Santato , Fabio Cicoira , Lilian Childress , Michel Meunier , Ludvik Martinu , Anne-Marie Kietzig , Michel R. Wertheimer , Jolanta Klemberg-Sapieha , Jan Dubowski , Hong Guo , Mark Sutton , Peter H Grutter , R. Bruce Lennox , Michael Hilke , Paul William Wiseman , Guillaume Gervais , Bradley J. Siwick , Edward Sacher , Arthur Yelon , David Ménard , Yves-Alain Peter , André-Marie Tremblay , Claude Bourbonnais , Denis Morris , Dominique Drouin , René Côté , Patrick Fournier , Vincent Aimez , François Boone , Serge Charlebois , Frédéric Sirois , Dominic H Ryan , Patanjali Kambhampati , Richard Chromik , Thomas Szkopek , Walter Reisner , William A. Coish , David Cooke , Jack Clayton Sankey , Oussama Moutanabbir , Richard Arès , Luc Fréchette , Jeffrey Quilliam , Paul G. Charette , Stéphane Kéna-Cohen , Kirk H. Bevan , Tamar Pereg-Barnea , Hassan Maher , Ion Garate , Julien Sylvestre , David Danovitch , Yelena Simine , Stefanos Kourtis , Songrui Zhao , Kartiek Agarwal , Stephan Reuter , Samuel Cole Huberman
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2018 - 2025

Coherence and recombination dynamics in semiconducting nanostructures

Lead researcher : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVX20965-(RGP) Programme de subvention à la découverte individuelle ou de groupe
2019 - 2024

Regroupement québécois sur les matériaux de pointe ( RQMP )

Lead researcher : François Schiettekatte
Co-researchers : Laurent J. Lewis , Christian Reber , Sjoerd Roorda , Michel Côté , Richard Leonelli , Normand Mousseau , Antonella Badia , Richard Martel , Carlos Silva , Andrea Bianchi , David Sénéchal , Nikolas Provatas , Paul François , Louis L. Taillefer , Clara Santato , Fabio Cicoira , Michel Meunier , Patrick Desjardins , Ludvik Martinu , Jolanta Klemberg-Sapieha , Jan Dubowski , Hong Guo , Mark Sutton , Martin Grant , Peter H Grutter , R. Bruce Lennox , Michael Hilke , Paul William Wiseman , Guillaume Gervais , Bradley J. Siwick , Remo A. Masut , Edward Sacher , Arthur Yelon , Alain Rochefort , David Ménard , Yves-Alain Peter , Serge Jandl , Daniel Houde , André-Marie Tremblay , Claude Bourbonnais , Jacques Beauvais , Denis Morris , Dominique Drouin , René Côté , Patrick Fournier , Vincent Aimez , François Boone , Serge Charlebois , Frédéric Sirois , Dominic H Ryan , Patanjali Kambhampati , Richard Chromik , Zetian Mi , Thomas Szkopek , Walter Reisner , David Cooke , Sabrina Leslie , Oussama Moutanabbir , Richard Arès , Luc Fréchette , Jeffrey Quilliam , Stéphane Kéna-Cohen , Kirk H. Bevan , Tamar Pereg-Barnea , Hassan Maher , Ion Garate , Julien Sylvestre , David Danovitch , Simon Fafard
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2020 - 2021

Supplément COVID-19 CRSNG_Coherence and recombination dynamics in semiconducting nanostructures

Lead researcher : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVXXXXXX-Supplément à l’appui des étudiants, des stagiaires postdoctoraux et du personnel de soutien à la recherche COVID-19
2019 - 2021

Non-line-of-sight Imaging for Advanced Automotive Sensing

Lead researcher : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PV128974-(EGP) Programme de subvention d'engagement partenarial
2019

Cocktail interdisciplinaire en recherche et en entreprise

Lead researcher : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVXXXXXX-Subventions Connexion
2016 - 2019

Source laser à impulsions ultra-brèves pour la spectroscopie non-linéaire des matériaux de pointe pour l'optoélectronique quantique

Lead researcher : Carlos Silva , Richard Leonelli
Funding sources: FCI/Fondation canadienne pour l'innovation
Grant programs: PVXXXXXX-Fonds d'exploitation des infrastructures (FEI)
2015 - 2019

DEVELOPPEMENT DE NOUVELLES METHODES BASEES SUR LES PLASMAS HORS EQUILIBRE POUR LA MODIFICATION POST-CROISSANCE DU GRAPHENE

Lead researcher : Luc Stafford
Co-researchers : Michel Côté , Richard Leonelli , Richard Martel
Funding sources: Photon Etc , Plasmionique inc. , Prima Québec , CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: , , , PVX20973-(RDC-CRD) Partenariat de recherche / Subvention de recherche et développement coopérative
2015 - 2019

Nouvelles méthodes basées sur les plasmas pour la fonctionnalisation post-croissance du graphène

Lead researcher : Luc Stafford
Co-researchers : Michel Côté , Richard Leonelli
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PV113724-(PR) Projets de recherche en équipe (et possibilité d'équipement la première année)
2013 - 2019

COHERENCE AND RECOMBINATION DYNAMICS OF EXCITONS IN NANOSTRUCTURES : TOWARDS EXCITONICS

Lead researcher : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVX20965-(RGP) Programme de subvention à la découverte individuelle ou de groupe
2016 - 2018

Equipment for developing Boron Nitride for deep ultraviolet photonics, solar fuels and solid state lighting

Lead researcher : Zetian Mi
Co-researchers : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs:
2015 - 2018

DEVELOPPEMENT DE NOUVELLES METHODES BASEES SUR LES PLASMAS HORS EQUILIBRE POUR LA MODIFICATION POST-CROISSANCE DU GRAPHENE

Lead researcher : Luc Stafford
Co-researchers : Michel Côté , Richard Leonelli , Richard Martel
2012 - 2018

RESEARCH PLATFORM ON NANOSTRUCTURED MATERIALS AND DEVICES FOR OPTOELECTRONICS

Lead researcher : Richard Leonelli
Funding sources: FCI/Fondation canadienne pour l'innovation
Grant programs:
2013 - 2017

LA DYNAMIQUE DE CONDENSATION DES POLARITONS EXCITONIQUES DANS DES MICROCAVITES OPTIQUES ORGANIQUES : A LA RECHERCHE DE LA COHERENCE SPONTANEE A LA TEMPERATURE DE LA PIECE.

Lead researcher : Carlos Silva
Co-researchers : Richard Leonelli
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PV113724-(PR) Projets de recherche en équipe (et possibilité d'équipement la première année)
2009 - 2016

REGROUPEMENT STRATEGIQUE - REGROUPEMENT QUEBECOIS SUR LES MATERIAUX DE POINTE (RQMP)

Lead researcher : Sjoerd Roorda
Co-researchers : Robert William Cochrane , Laurent J. Lewis , Christian Reber , Michel Côté , Richard Leonelli , Normand Mousseau , François Schiettekatte , Antonella Badia , Richard Martel , Carlos Silva , Andrea Bianchi , David Sénéchal , Paul François , Louis L. Taillefer , Clara Santato , Fabio Cicoira , Lilian Childress , Sébastien Francoeur , Michel Meunier , Patrick Desjardins , Ludvik Martinu , Jolanta Klemberg-Sapieha , Jan Dubowski , Hong Guo , Mark Sutton , Martin Grant , Peter H Grutter , Zaven Altounian , R. Bruce Lennox , Christopher Barrett , Michael Hilke , Paul William Wiseman , Guillaume Gervais , Aashish Clerk , Jorge Vinals , Bradley J. Siwick , Remo A. Masut , Edward Sacher , Arthur Yelon , Alain Rochefort , David Ménard , Yves-Alain Peter , Serge Jandl , Daniel Houde , André-Marie Tremblay , Mario Poirier , Claude Bourbonnais , Jacques Beauvais , Denis Morris , Dominique Drouin , René Côté , Patrick Fournier , Vincent Aimez , François Boone , Serge Charlebois , Christian Lupien , Olivier T. Guenat , Maria L. Kilfoil , Michel Pioro-Ladrière , Frédéric Sirois , Dominic H Ryan , Patanjali Kambhampati , Richard Chromik , Zetian Mi , Thomas Szkopek , Walter Reisner , William A. Coish , David Cooke , Sabrina Leslie , Jack Clayton Sankey , Oussama Moutanabbir , Richard Arès , Luc Fréchette , Jeffrey Quilliam
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2009 - 2016

REGROUPEMENT QUEBECOIS SUR LES MATERIAUX DE POINTE - RQMP

Lead researcher : Sjoerd Roorda
Co-researchers : Robert William Cochrane , Laurent J. Lewis , Christian Reber , Michel Côté , Richard Leonelli , Normand Mousseau , François Schiettekatte , Antonella Badia , Richard Martel , Carlos Silva , Andrea Bianchi , Alain Houdayer , Subhash Gujrathi , David Sénéchal , Louis L. Taillefer , Clara Santato , Sébastien Francoeur , Michel Meunier , Patrick Desjardins , Ludvik Martinu , Michel R. Wertheimer , Jolanta Klemberg-Sapieha , Jan Dubowski , Hong Guo , Mark Sutton , Martin Grant , David G Ryan , Peter H Grutter , Zaven Altounian , David M Ronis , R. Bruce Lennox , Christopher Barrett , Michael Hilke , Paul William Wiseman , Guillaume Gervais , Aashish Clerk , Jorge Vinals , Bradley J. Siwick , Romain Maciejko , Remo A. Masut , Luc Piché , Edward Sacher , Arthur Yelon , Alain Rochefort , David Ménard , Yves-Alain Peter , Serge Jandl , Daniel Houde , André-Marie Tremblay , Mario Poirier , Claude Bourbonnais , Jacques Beauvais , Denis Morris , Dominique Drouin , René Côté , Patrick Fournier , Vincent Aimez , François Boone , Serge Charlebois , Christian Lupien , Alexandre Blais , Martin Dubé , Olivier T. Guenat , Maria L. Kilfoil , Michel Trudeau , Julian Cave , François Drolet
Funding sources: FRQNT/Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT)
Grant programs: PVXXXXXX-(RS) Programme de regroupements stratégiques
2013 - 2015

CRITICAL REPAIR OF AN ULTRAFAST LASER SYSTEM FOR RESEARCH ON SEMICONDUCTOR MATERIALS

Lead researcher : Carlos Silva
Co-researchers : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVXXXXXX-(OIR) Outils et d'instruments de recherche (OIR) -1 -(de 7 001 $ à 150 000 $)
2010 - 2015

RESEARCH PLATFORM ON NANOSTRUCTURED MATERIALSS AND DEVICES FOR OPTOELECTRONICS

Lead researcher : Richard Leonelli
Funding sources: FCI/Fondation canadienne pour l'innovation
Grant programs:
2012 - 2014

PROBING POLARITON CONDENSATION DYNAMICS BY MULTIQUANTUM COHERENT SPECTROSCOPY IN ORGANIC OPTICAL MICROCAVITIES

Lead researcher : Carlos Silva
Co-researchers : Richard Leonelli
Funding sources: CRSNG/Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG)
Grant programs: PVXXXXXX-(OIR) Outils et d'instruments de recherche (OIR) -1 -(de 7 001 $ à 150 000 $)
2008 - 2014

GROUPE DE RECHERCHE EN PHYSIQUE ET TECHNOLOGIE DES COUCHES MINCES (GCM) - INSTALLATION CENTRALE POUR LA FABRICATIONET LA CARACTERISATION DES MATERIAUX ET DISPOSITIFS DE POINTE

Lead researcher : Michel Lafleur
Co-researchers : Sjoerd Roorda , Richard Leonelli , François Schiettekatte , Antonella Badia , Richard Martel , Patrick Desjardins
Funding sources: Prima Québec
Grant programs:
2009 - 2011

Plate-forme de recherche sur les matériaux et dispositifs nanostructurés

Lead researcher : Richard Leonelli
Co-researchers : Richard Martel

Outreach

Publications and presentations

Publications

Publications principales

V. Cardin, L.-I. Dion-Bertrand, P. Grégoire, H. P. T. Nguyen, M. Sakowicz, Z. Mi, C. Silva et R. Leonelli, Recombination dynamics in InGaN/GaN nanowire heterostructures on Si(111). Nanotechnology 24, 045702 (2013).

F. Provencher, M. Sakowicz, C.-N. Brosseau, G. Latini, S. Beaupré, M. Leclerc, L. X. Reynolds, S. A. Haque, R. Leonelli et C. Silva, Slow geminate-charge-pair recombination dynamics at polymer:fullerene heterojunctions in efficient organic solar cells. Polymer Physics 50, 1395 (2012)

S. Turcotte, J.-N. Beaudry, R. A. Masut, P. Desjardins, G. Bentoumi et R. Leonelli, Abnormal broadening of the optical transitions in GaAsN/GaAs quantum wells. Phys. Rev. B 85, 033304 (2012).

A. Lévesque, P. Desjardins, R. Leonelli et R. A. Masut, Temperature dependence of the photoluminescence spectra from InAs(P)/InP multilayers containing thick quantum dots. Phys. Rev. B 83, 23530 (2011).

S. Gélinas, K. R. Kirov, C.-N. Brosseau, O. Paré-Labrosse, S. Albert-Seifried, C. R. Mc-Neill, I. A. Howard, R. Leonelli, R. H. Friend et C. Silva,  The binding energy of charge-transfer excitons localised at polymeric semiconductor heterojunctions. J. Phys. Chem. C 115, 7114 (2011).

B. Gosselin, V. Cardin, A. Favron, J. De Jonghe, L.-I. Dion-Bertrand, C. Silva et R. Leonelli, Persistent polarization memory in sexithiophene nanostructures. Phys. Rev. B 83, 041201(R) (2011).

C.-N. Brosseau, M. Perrin, C. Silva et R. Leonelli, Carrier recombination dynamics in InGaN/GaN multiple quantum wells. Phys. Rev. B 82, 085305 (2010). 

G. Gélinas, A. Lanacer, R. Leonelli, R. A. Masut et P. J. Poole, Carrier thermal escape in families of InAs/InP self-assembled quantum dots. Phys. Rev. B 81, 235426 (2010). 

Disciplines

  • Physics
  • Physical Engineering

Areas of expertise

  • Condensed matter: elecronic structure, electrical, magnetic, and optical properties
  • Condensed matter physics
  • Excitons and related phenomena
  • Collective excitations in electronic structure of nanoscale materials
  • Photoluminescence of III-V and II-VI semiconductors
  • Optical properties of nanoscale materials and structures
  • Optical properties of quantum wells
  • Raman spectra of III-V and II-VI semiconductors
  • Time resolved spectroscopy
  • Nanoscale materials and structures: fabrication and characterization
  • Quantum mechanics