Spectroscopie optique des îlots quantiques d'InAs/InP (001) pour la réalisation de composants optoélectroniques émettant à 1. 55 µm

Optical spectroscopy of InAs/InP(001) nanostructures for the realization of optoelectronics devices emitting at 1. 55 micrometers

• Auteur / Autrice : Bassem Salem
• Direction : Georges Brémond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (1961-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispositifs optoélectroniques

Semiconducteurs

Photoluminescence

Spectroscopie

Nanostructures

Résumé

Nous avons étudié de manière exhaustive les propriétés de luminescence d'îlots quantiques auto-organisés d'InAs/InP(001), fabriqués par épitaxie par jets moléculaires selon le mode de croissance Stranski-Krastanov. Notre Objectif était de mieux comprendre les propriétés optiques de ces nanostructures, en particulier les propriétés spécifiques liées au degré de confinement des porteurs. Ces îlots ont été caractérisés dans des tructures à un plan et à multi-plans par : photoluminescence (PL) en fonction de la température et de la puissance d'excitation de PL (PLE), PL résolue en temps et enfin par PL polarisée (PPL). Nous montrons d'abord le rôle joué par la nature de la barrière, InP ou AlInAs, sur les propriétés des îlots d'InAs. Nous verrons comment ces différentes matrices, ainsi que les conditions de croissance des îlots, peuvent influer par leur forme (fils ou boîtes quantiques) les propriétés optiques. Nous montrons alors comment le degré de confinement de ces nanostructures peut en modifier leur structure électronique (discrétisation ou non des niveaux énergétiques) et donc leurs propriétés optiques. Pour finir, nous avons mesuré le rendement quantique et l'absorption modale de ces îlots pour évaluer leur potentialités pour la réalisation de micro-sources lasers.

We have studied the optical properties of InAs quantum islands (QIs) grown by Molecular Beam Epitaxy on InP(001) substrate. The aim of our research was to better understand these structures and especially their specified optical and electronical properties resulting from a strong confinement effect. The QIs were studied in single and multi-stacked structures by photoluminescence (PL) as a function of temperature and power excitation, by PL excitation (PLE), by Polarization of PL (PPL) and by time resolved PL (TRPL). We have closely observed the different role of InP and AlInAs matrix used for the elaboration of the InAs Qis. We have studied how the growth conditions and the shape of InAs nanostructures (Qis or quantum wires) influences the electronical confinement. A fundamental PL transition at 1. 55 Micrometer associated with a three excited states has been clearly identified on InAs/InP Qis for the first time. Finally, the quantul efficiency and modal absorption of quantum dots have been measured in order to evaluate in order to evaluate their potentiality for optoelectronics devices.