Photodiodes a avalanche a super-reseaux aiinas/aigainas a eclairage lateral pour les telecommunications a 20 gbit/s

par CECILE COHEN JONATHAN

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Gilbert Vincent.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    L'objet de ce travail est la conception et la realisation de photodiodes a avalanche a multi-puits quantiques a eclairage lateral pour les telecommunications optiques. Ces photodiodes permettent d'obtenir des produits gain-bande eleves et d'envisager la realisation de photorecepteurs tres sensibles et fonctionnant a 20 gbit/s. Les couches sont epitaxiees par jets moleculaires. Les epaisseurs de la couche d'absorption et d'avalanche ont ete definies par la resolution des equations de courants dans les differentes zones. Les resultats ont abouti a des produits gain-bande simules situes entre 130 ghz et 170 ghz. La zone de transition, permettant la repartition des champs electriques dans les zones d'avalanche et d'absorption, a ete definie en resolvant l'equation de poisson. L'etude du champ electrique et de la capacite a permis de determiner une zone de transition graduelle non dopee, intercalee entre deux fines zones dopees p. L'optimisation des couches de confinement est necessaire pour realiser des structures multimodes a forte sensibilite. Les calculs des modes guides et de la sensibilite (autour de 0,9 a/w) ont abouti a des structures dissymetriques, simplifiant ainsi les etapes technologiques. La methode modale a ete validee par des calculs de puissance propagee (bpm) et par des calculs des modes guides en complexe, mettant en evidence l'influence des metallisations de contact sur la dependance de la sensibilite a la polarisation. Les differentes etapes technologiques ont ete mises au point, en particulier les etapes de gravure. Le nitrure de passivation sert egalement de couche anti-reflet. La technologie developpee est simple, reproductible et permet une caracterisation des composants directement sur tranche. Les composants realises ont donne des performances a l'etat de l'art. Les mesures de bruit ont permis de determiner des gains allant jusqu'a 30 et des facteurs d'exces de bruit inferieurs a 4 pour m=10. Les frequences de coupure, superieures a 20 ghz, conduisent a des produits gain-bande superieurs a 165 ghz. Les sensibilites de 10 a/w mesurees prouvent, pour la premiere fois, la faisabilite de photodiodes a avalanche sensibles et rapides. Ces caracteristiques, etablissant un nouvel etat de l'art dans le domaine, font de ces photodiodes d'excellentes candidates pour la photoreception a 20 gbit/s.


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Informations

  • Détails : 174 P.
  • Annexes : 85 REF.

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