Etude du transport et élaborations de nouveaux détecteurs à cascade quantique pour le lointain infrarouge

par Amandine Buffaz

Thèse de doctorat en Champs, particules, matière

Sous la direction de Vincent Berger.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    Les applications de l'imagerie infrarouge se sont grandement diversifiées depuis une dizaine d'années, justifiant la recherche de détecteurs infrarouge toujours plus performants. Les QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) présentent des performances plus que satisfaisantes ; cependant, leur caractère photoconducteur est un frein majeur à la hausse des températures de fonctionnement. C'est en tentant de contourner cette difficulté que les détecteurs à cascade quantique QCDs (Quantum Cascade Detectors) ont été inventés. Après une introduction générale à l'imagerie infrarouge et au composant QCD, un état de l'art des QCDs dans les différentes bandes spectrales de détection infrarouge est dressé. La seconde partie concerne la modélisation du transport dans l'obscurité et sous éclairement. Les différents modèles précédemment mis œuvre pour traiter le transport dans l'obscurité sont en premier lieu rappelés. A basse température et/ou forte tension, des phénomènes de transport cohérent se produisant sur plusieurs dizaines d'angströms sont mis en évidence, et expliqués puis reproduits au moyen d'une approche issue d'un formalisme de type Kazarinov et Suris. Un premier modèle de transport sous éclairement à partir de résultats expérimentaux dans les domaines LWIR et MWIR est enfin présenté. Ce travail de thèse se termine par l'étude de QCDs détectant dans le très lointain infrarouge (15 μm) et dans le térahertz. Ils sont présentés, puis caractérisés d'un point de vue optique et électronique avant d'être confrontés aux modèles développés dans le chapitre précédent.

  • Titre traduit

    Study of the electronic transport and development of new quantum cascade detectors for far infrared


  • Résumé

    The applications of Infrared Imaging have highly broadened for the last 15 years, which explains why the scientific community searches for infrared detectors always more efficient. QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) show performances more than satisfying. However, their being photoconductive devices is a major brake on the increase of operating temperatures. In order to overcome this shortage, QCDs (Quantum Cascade Detectors) have been created. After introducing the basic features of infrared imaging and of the QCD itself, the state of the art of QCDs is drawn up in the different detection spectral ranges. In the second part, electronic transport in dark conditions and under illumination is modelised. Several approaches previously used for modeling in dark conditions are mentioned. Under a low bias and/or at low temperature, coherent transport processes occurring along several dozens of angströms are demonstrated. They are then explained and reproduced thanks to a modeling adapted from a Kazarinov-Suris formalism. A first modeling of electronic transport under illumination is finally presented, from experimental results in the LWIR and MWIR region. A study of QCDs detecting in the very long wave infrared (15 μm) and in the terahertz ends this thesis. They are designed, characterized and compared with the modelings developed in the previous chapter.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 111 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 (2011) 005
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