Etude par photoluminescence des mécanismes de dégradation de la luminescence dans les hétérostructures GaAs-GaAIAs

Photoluminescence study of luminescence degradation mechanisms in GaAs-GaAlAs

• Auteur / Autrice : Ahmed El Hichou
• Direction : Dominique Vignaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoluminescence

Résumé

L'intensité de luminescence émise par les diodes lasers à base d'hétérostructures GaAs-GaAlAs diminue en cours de fonctionnement à cause de l'apparition sous injection de défauts non radiatifs. Ce travail présente une étude par photoluminescence résolue spatialement et spectralement de la dégradation de la luminescence émise par des hétérostructures GaAs-GaAlAs. L'objectif était double : i) caractérisation des conditions nécessaires à la dégradation et ii) étude du matériau après la dégradation. Nous montrons qu'il n'existe pas de gradients de composition dans les hétérostructures étudiées (dégradables), au moins à l'échelle de la résolution spatiale disponible (5 m). La présence de dislocations de désadaptation de réseau ne semble pas non plus corrélée avec la dégradation. D'autre part, nos travaux montrent que la phase de dégradation par glissement de dislocations, qui est parfois rencontrée, nécessite la présence de fortes contraintes internes. L'étude de la photoluminescence révèle qu'il n'y a ni apparition ni disparition d'aucune bande de luminescence dans les zones dégradées. Cependant, nos résultats suggèrent une réduction de l'activation électronique des atomes donneurs, soit par formation de défauts complexes, soit par réduction de la densité d'atomes sur sites donneurs. Nous confirmons également, et de façon définitive, que les lignes noires créées après la dégradation sont confinées dans la couche active GaAs et ne se propagent pas en dehors de celle-ci. Une analyse des différents processus de recombinaisons radiatives et non radiatives dans les hétérostructures est enfin présentée, fondée sur la résolution des équations d'évolution sous injection. Utilisant ce modèle, nous montrons que la dégradation consiste en la création de centres de recombinaisons non radiatives et en une diminution du rendement quantique interne du matériau GaAs