Conception, réalisation et caractérisation de diodes laser InGaAsN/GaAs à diaphragme d'oxyde pour les télécommunications optiques à 1,3μm

High electric field behavior of the poly (ethylene naphtalene-2,6-dicarboxylate) (pen) : a contribution to the study of electrical conduction mechanisms.

• Auteur / Autrice : Benoît Messant
• Direction : Sophie Bonnefont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique électronique, télécommunications. Du microsystème au système. Optoélectronique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Lasers à semi-conducteur

Diodes à semiconducteur

Mots clés libres

Diodes laser à semi-conducteur III-V

Oxydation latéralehumide

Télécommunications optiques

Emission monomode latéral

III-V semiconductors laser diodes

Wet selective oxidation

Optical telecommunications

Lateral single mode emission

Résumé

Les travaux reportés dans cette thèse concernent la conception et la réalisation technologique d'une diode laser à puits quantiques InGaAsN émettant à 1,3μm, épitaxiée sur substrat de GaAs, et comportant une structure à ruban à base d'un diaphragme d'oxyde d'aluminium (Alox). Nous présentons, tout d'abord, l'étude de modélisation et de conception de ces diodes laser. En nous appuyant sur un outil incluant la modélisation de la structure de bande des puits quantiques InGaAsN/GaAs, une étude complète d'optimisation des propriétés d'émission des puits quantiques est menée. Nous en dégageons les critères de conception de la structure bidimensionnelle pour obtenir une émission laser à 1,3μm présentant de bonnes performances en terme de stabilité thermique et de réponse dynamique, compatible avec les réseaux optiques d'accès. La seconde partie porte sur la réalisation technologique des composants. Nous présentons la mise au point de l'étape d'oxydation latérale humide et au développement d'un procédé technologique complet et reproductible de réalisation de diodes laser avec injection latérale des porteurs et diaphragme d'oxyde en tenant compte des contraintes technologiques des différentes étapes du procédé. La réalisation et la caractérisation de diodes laser à diaphragme d'oxyde ont constitué la dernière phase de ce travail. Après avoir validé le procédé technologique dans la filière AlGaAs/GaAs, nous avons procédé à une caractérisation approfondie des composants à multi puits quantiques InGaAsN/GaAs afin d'évaluer les potentialités de cette nouvelle filière et de confirmer l'intérêt du confinement procuré par le diaphragme Alox pour l'obtention de composants monomodes stables.

The works reported in this thesis concern the study of a multiple quantum well (QW) InGaAsN laser diode emitting at 1. 3μm, grown on GaAs substrate, and comprising a ridge structure obtained by a selective lateral thermal wet oxidation of an AlAs layer (Alox). First of all, a complete optimization study of the properties of the InGaAsN QW emission is carried out. This study uses a model based on the band structure modelling of InGaAsN. We deduce the parameters of two-dimensional structural design to obtain a 1. 3μm laser emission wavelength, presenting good thermal stability and high dynamic response compatible with the optical access networks. In the second time, after the development of the selective wet oxidation process, we present a complete and reproducible technological realization process of ridge laser diodes with side injection of the carriers and oxide diaphragm by taking account of the technological constraints of the various stages. The realization and the characterization of laser diodes constituted the last part of this work. After validating the technological process in the AlGaAs/GaAs material system, we carry out a comprehensive characterization of the components including 3QW InGaAsN active layers in order to evaluate the potentialities of this new material system and to confirm the interest of the lateral confinement by oxide layers to obtain stable single-mode components