Élaboration de films minces de borates par MOCVD-injection pour des applications en optique non linéaire

par Sandra Wersand-Quell

Thèse de doctorat en Physique. Sciences des matériaux

Sous la direction de Armand Bath.

Soutenue en 2006

à Metz .


  • Résumé

    Les borates, matériaux optiques non linéaires (ONL), sont d’excellents candidats pour obtenir de l’émission dans le bleu et l’ultra-violet (UV) par conversion de fréquence dans des guides d’ondes. Au sein de la famille des borates, notre intérêt s’est porté sur le métaborate de baryum (BBO) puisqu’il fait partie des matériaux ONL qui possèdent une gamme de transparence étendue dans l’UV, des coefficients non linéaires suffisamment élevés et un seuil de dommage optique important. L’objectif de ce mémoire est de montrer la faisabilité de la croissance de films de BBO par une technique MOCVD à injection. Son principe repose sur l’introduction de micro-quantités d’une solution, contenant les précurseurs organométalliques dissous dans un solvant, dans un évaporateur où a lieu une évaporation flash. Les couches minces ont été caractérisées par diverses méthodes (microscopie optique, analyses micro-Raman, XPS, FTIR) dans la gamme de composition molaire en solution allant de riche en bore (Ba :B=1 :56) à stoechiométrique (Ba :B=1 :2) et pour diverses températures de croissance. Pour un rapport molaire Ba :B=1 :2 et une température de croissance proche de 700 ◦C, des analyses XPS corroborées par des analyses micro-Raman, ont permis de mettre en évidence la présence de la phase BBO dans les couches minces.

  • Titre traduit

    Elaboration of borate thin films by injection MOCVD for application in nonlinear optics


  • Résumé

    Thin films of nonlinear optical (NLO) material provide excellent prospects for integrated optical applications requiring UV waveguides. Among the family of NLO borate compounds, barium metaborate (BBO) is particularly attractive because it has a variety of favourable properties such as a wide optical transmis- sion range, rather large nonlinear optical coefficients and a high damage thre- shold. The main objective of the present work was the growth and characterization of BBO thin films by injection metal organic chemical vapour deposition (injection-MOCVD). This method is based on the computer-controlled injection of micro amounts of a solution into an evaporator system. There, the solution containing precursors dissolved in an appropriate solvent is flash vaporised. Thin films were deposited with a molar composition from boron rich (Ba :B=1 :56) to stoichiometric (Ba :B=1 :2) and different growth temperatures and characte- rised by several methods (optical microscopy, micro-Raman spectroscopy, XPS, FTIR). The best BBO layers were obtained for Ba :B=1 :2 molar ratio and for a growth temperature of around 700 ◦C. The successful growth of BBO was confirmed by micro-Raman and XPS analysis.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (viii-[175]-172 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 162-174. Liste des fournisseurs, tabl. des fig, liste des tabl., glossaire, index p. 150-163

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