Transport électronique dans les détecteurs à cascade quantique

par Cédric Koeniguer

Thèse de doctorat en Champs, particules, matière

Sous la direction de Vincent Berger.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .


  • Résumé

    Les détecteurs infrarouge à puits quantiques photovoltaïques sont des capteurs intéressant pour des applications où les flux de photons à détecter sont faibles, car ils permettent de s'affranchir du courant d'obscurité. Le premier chapitre de cette thèse présente l'évolution des ces détecteurs au travers d'un comparatif des caractéristiques, permettant de comprendre pourquoi le détecteur à cascade quantique (QCD) est un dispositif intéressant pour la détection infrarouge. Le second chapitre propose un modèle de transport électronique valable proche de l'équilibre thermodynamique, dans lequel nous considérons que seules les interactions électrons/phonons peuvent transférer les électrons d'une sous-bande d'énergie vers une autre. L'introduction de quasi-niveaux de Fermi, associés à chaque période du dispositif permet de donner une approche globale plus simple de ces transferts. On montre ainsi que la densité de courant, qui se déduit de manière générale en comptabilisant les échanges électroniques entre les sous-bandes, est analogue à celle d'une diode Schottky, permettant de donner une expression simple de la résistivité, qui est alors interprétée comme une relation d'Einstein. Le modèle est ensuite confronté aux résultats expérimentaux. Enfin, un dernier chapitre présente un échantillon QCD détectant à 5. 7 μm, qui est dans un premier temps caractérise optiquement et électriquement. Le modèle précédent lui est appliqué afin donner une première approche de l'influence des différents paramètres. Cette comparaison permet de mettre en évidence quelques limites liées aux hypothèses simplificatrices du modèle.

  • Titre traduit

    Electronic transport in quantum cascade detector


  • Résumé

    Because they have no dark current, photovoltaic quantum well infrared photodetectors are very promising detectors for low number of photons applications. At first, the evolution of these detectors is presented. Through a comparison o1 quantum efficiency, quantum cascade detector (QCD) appears as a good detector for such applications. A model of electronic transport near thermodynamical equilibrium in a QCD is described, in which transitions between subbands are governed by the electron/phonon interaction. Current density is then calculated, using a "Schottky diode like' model, based on the introduction of quasi Fermi level associated with each period of the detector. Simple expressions o; current density and resistivity are given and are interpreted as an Einstein relation. Finally, a QCD operating at 5. 7 μm is optically and electronically characterized. Using the previous model, the dependance of QCD to some parameters is tested, and permits us to understand some limits of the model.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (107 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 40 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2008) 143
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