Proprietes electriques et optiques de terres rares (yb, er) dans les semiconducteurs iii-v. Mecanisme d'excitation de la luminescence

par CHRISTOPHE LHOMER

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de RENE GRANGER.

Soutenue en 1991

à l'INSA RENNES .

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  • Résumé

    Dans le but de realiser des emetteurs infrarouge, les proprietes optiques des semiconducteurs iii-v dopes yb et er ont ete largement etudiees et sont assez bien connues. Malgre toutes ces etudes le probleme des mecanismes d'excitation de cette luminescence n'a pas ete resolu. L'etude des proprietes electriques de certains semiconducteurs iii-v dopes terre rare, nous a permis de montrer l'existence de pieges dans ces materiaux. Ces pieges crees par la terre rare ne sont pas lies a un changement d'etat de charge de l'impurete mais forment des pieges isoelectroniques. L'influence de ces pieges sur le declin de la luminescence du bord de bande met en evidence une capture efficace des porteurs photocrees. Nous proposons un modele rendant compte de ce piegeage et de la formation d'excitons lies a l'impurete terre rare. Des simulations numeriques dans le cas de yb et de er dans inp de type n nous permettent d'extraire des parametres relatifs a la formation d'excitons sur ces pieges. Ces excitons pieges peuvent, par transfert non radiatif, exciter les electrons de la couche 4f de la terre rare (tr) et cette tr emet une luminescence caracteristique des transitions internes (1 m pour yb#3#+ et 1,54 m pour er#3#+). On etablit a travers ce modele la correlation entre l'activite electrique et les proprietes optiques des terres rares dans ces semiconducteurs iii-v. Des manipulations de photoluminescence sous pression hydrostatique mettent en evidence ce transfert de l'exciton vers la terre rare et s'interpretent naturellement dans le cadre de ce modele


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