Photodétecteurs infrarouge à cavité résonnante à base de matériaux III-V de la filière Inp couvrant la gamme 1,7-2,2 um

par Sergueï Jourba

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Michel Gendry et de Pierre Viktorovitch.

Soutenue en 1999

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail etait la conception et la realisation, en exploitant la filiere inp, de photodetecteurs infrarouges a microcavite resonnante, fonctionnant dans la gamme spectrale 1,7 - 2,2 m et dont la zone active est constituee d'un puits quantique d'ingaas contraint en compression. Cette approche ouvre la possibilite de nombreuses applications dans les domaines de l'analyse spectroscopique et de l'imagerie hyperspectrale, grace a une selectivite spectrale integree et a la condition qu'une fonctionnalite d'accordabilite en longueur d'onde lui soit associee. Des dispositifs demonstrateurs, bases sur une cavite fabry-perot formee avec des miroirs de bragg si/sio 2 et in 0. 5 3ga 0. 4 7as/inp, ont ete realises. Une selectivite spectrale de 9 nm, un rendement quantique de 18% et des courants d'obscurite inferieurs a 10 6 a/cm 2 a la temperature ambiante ont ete obtenus pour un fonctionnement a 2. 06 m. Ces performances demontrent la potentialite de ce concept pour la realisation de systemes de photodetection qui fonctionneront dans le proche infrarouge sans refroidissement. Une etude a ete menee sur la croissance par epitaxie par jets moleculaires des puits quantiques contraints d'ingaas, utilises comme milieu actif du photodetecteur. Il s'est agi d'optimiser les conditions de croissance permettant d'atteindre une longueur d'onde de fonctionnement la plus grande possible tout en gardant une qualite optoelectronique du materiau suffisante. Une procedure de croissance du puits contraint a partir de super-reseaux de monocouches fractionnaires (inas) n(gaas) 0. 2 5 a ete developpee. Cette procedure a permis d'ameliorer la qualite structurale des puits contraints d'ingaas et de repousser la longueur d'onde de fonctionnement jusqu'a 2,35 m. Nous avons evalue theoriquement la faisabilite de photodetecteurs accordables en longueur d'onde dont la fabrication sera basee sur l'exploitation de techniques de micro-usinage de surface (configuration d'une cavite de type air/semiconducteur deformable electro-mecaniquement). Les simulations optiques et mecaniques ont montre que des dispositifs, avec une plage d'accordabilite de l'ordre de 200 nm pour des tensions de commande inferieures a 15 v, pouvaient etre realises. Cependant, la realisation de ces micro-spectrometres necessitera une maitrise des contraintes residuelles dans les couches et une optimisation mecanique de la forme des miroirs suspendus permettant de reduire les deformations indesirables en cours d'actuation.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (174 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 136 réf.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1803
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