Etude du regime transitoire dans les oscillateurs a super-reseau gainas/alinas par echantillonnage electro-optique picoseconde

par NABIL SAHRI

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Danièle Hulin.

Soutenue en 1996

à Paris 7 .

mots clés

Résumé

Nous avons mis en place une technique de mesure temporelle par echantillonnage electro-optique destinee a la caracterisation de composants rapides avec une resolution picoseconde. Une bande passante finale de 230 ghz, dans l'etat de l'art, a ete obtenue. Cette technique est appliquee a l'etude du regime transitoire dans des oscillateurs a super-reseau, avec comme objectif l'observation des effets de transport gouvernes par le temps de relaxation de l'energie. Les experiences consistent a polariser le super-reseau et a l'exciter par un transitoire electrique de quelques picosecondes, issu de gaps photoconducteurs, sa reponse en courant est alors mesuree dans le domaine temporel large bande. Une etude prealable par echantillonnage electronique (50 ghz de bande passante) a montre un comportement oscillatoire amorti dans les structures etudiees, caracteristique du temps de transit des porteurs dans les super-reseaux et dependant de leur largeur de minibande et des conditions de polarisation. Les resultats sont analyses par un modele simple de l'impedance du super-reseau et modelises par une resolution des equations classiques de derive-diffusion moyennant une vitesse differentielle negative. Les mesures aux temps plus courts montrent la presence d'harmoniques de la frequence d'oscillation fondamentale jusqu'a au moins 150 ghz. Ces derniers presentent une non-linearite dependant de l'amplitude de l'excitation. La modelisation utilisant l'equation de boltzmann en champ electrique homogene a permis l'interpretation d'une partie de ces resultats, notamment en examinant les limitations en frequence de la conductance differentielle negative liees aux interactions inelastiques, ainsi que la generation d'harmoniques. Notre travail permet d'extrapoler les possibilites en frequence du super-reseau au-dela de 100 gigahertz. Il a egalement de pointer la non-linearite intrinseque de ce composant. Experimentalement, nous avons pu valider une technique de caracterisation de composants en grand-signal, de grande bande passante, utile pour leur etude au voisinage de leur regime de fonctionnement normal

Titre traduit

The study of the transient regime in gainas/alinas superlattice oscillators by picosecond electro-optic sampling

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