Croissance de boites quantiques InAs/Inp (113) B pour les applications en télécommunications optiques

par Philippe Caroff-Gaonac'h

Thèse de doctorat en Sciences Physique

Sous la direction de Nicolas Bertru et de Alain Le Corre.

Soutenue en 2005

à Rennes, INSA .


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte sur l'étude de la croissance des boîtes quantiques (BQs) d'InAs/InP(113)B en vue d'applications lasers pour les télécommunications optiques à 1. 55 µm. Les BQs sont formées en épitaxie par jets moléculaires selon le mode de croissance Stranski-Krastanow. Les faibles dimensions de ces nanostructures entraînent des propriétés optoélectroniques remarquables. Dans un premier temps nous présentons des modèles dit de "nucléation-croissance", qui permettent de rendre compte de la plupart des résultats expérimentaux. La croissance des BQs est ensuite étudiée en fonction des paramètres de croissance, par des moyens d'analyses structurales et optiques. Nous avons obtenu une évolution originale des BQs avec le flux d'arsenic. Cette spécificité de la croissance sur (113)B a permis l'augmentation de la densité des BQs jusqu'à 1,6 1011 cm-2 et une amélioration de la dispersion en taille. Une nouvelle procédure de croissance en deux étapes, appelée "Double Cap Quaternaire" (DC) a été développée pour contrôler la longueur d'onde d'émission. Cette procédure donne lieu à une amélioration de la dispersion en taille. Une faible largueur de photoluminescence de 40 meV est ainsi obtenue. L'empilement de plusieurs plans de BQs DC Quaternaire est étudié, dans le but d'améliorer les performances lasers. Pour une forte densité les BQs présentent un ordre vertical et une bonne organisation dans le plan de croissance. La fabrication de structures lasers à BQs selon la procédure DC Quaternaire a permis l'obtention de l'émission laser à température ambiante. Les structures à BQs réalisées avec les conditions de croissance optimisées ont conduit à une réduction importante de la densité de courant de seuil avec une valeur record de 190 A/cm2. .

  • Titre traduit

    Growth of InAs/InP(113)B quantum dots for applications in optical communications


  • Résumé

    This thesis deals with the study of InAs quantum dots (QDs) growth on InP(113)B, for laser applications around the 1. 55 µm optical communication wavelength. QDs are formed in Stransky-Krastanow growth mode by molecular beam epitaxy. The main QD changes with the growth parameters reported in literature are briefly reviewed for InAs/GaAs and InAs/P and the experimental trends are discussed in the frame of nucleation/growth models. Then, structural and optical properties of QDs formed on InP(113)B are studied for different growth parameters. A reduction of the arsenic pressure during QD growth leads to a dramatic increase of the density, up to 1. 6 1011cm-2, along with a reduction of the size dispersion. In a other part, we develop a new capping procedure in two steps, named "quaternary Double Cap procedure" (qDC), to control the emission wavelength. This procedure allows also a reduction of height dispersion and a narrowing photoluminescence linewidth to 40 meV. We optimize the QD stacking in order to improve laser performances. At high density, QD present very good vertical and lateral ordering and low size dispersion. Laser structures grown using the qDC procedure show lasing effect at room temperature. Lasers elaborated with low arsenic flux QDs present improved performances. In particular, a record low threshold current density of 190 A/cm2 is achieved.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2005 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Croissance de boites quantiques InAs/Inp (113) B pour les applications en télécommunications optiques

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol 174 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p.161-174. Index

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut National des Sciences Appliquées. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE CAR
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