Croissance localisée de boîtes quantiques d'inas sur une surface nanostructurée d'INP (001) pour une application en composants photoniques

par Artur Turala

Thèse de doctorat en Matériaux

Sous la direction de Michel Gendry.

Soutenue en 2007

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .

mots clés

• Boîtes quantiques
• Nanotrou
• Mbe
• Nanopatterning
• Lithographie par faisceau d'électrons
• Nanostructures

Résumé

Ce mémoire de thèse est consacré au développement de méthodes de localisation des boîtes quantiques (BQs) d’InAs produites par épitaxie par jets moléculaires de source solide sur des substrats d’InP(001). De telles boîtes quantiques, grâce à leurs propriétés physiques spécifiques, sont très attractives pour la nouvelle génération de composants optoélectroniques et photoniques telles que des sources solides de lumière de type « nanolaser à émission contrôlée » ou « émetteur de photons uniques ». Elles pourraient ainsi être employées dans la cryptographie quantique ou pour l’information quantique. Les BQs d’InAs/InP, grâce à la longueur d’onde d’émission autour de 1,55 μm, sont très intéressantes pour les applications nécessitant une transmission de l’information par télécommunications optiques. Les méthodes de localisation de BQs que nous avons étudiées, combinent les avantages des BQs dites « auto-organisées » (bonnes propriétés structurales et optiques) avec la possibilité de contrôler leur position sur une surface afin, par exemple, de savoir les positionner à l’endroit du mode optique d’une micro-cavité pour conduire au couplage optimum du mode excitonique de la BQ avec le mode optique de la microcavité. Ce positionnement contrôlé est un des verrou qui limite actuellement leur exploitation dans les dispositifs optoélectroniques et photoniques qui utiliseront des boîtes quantiques uniques.

Titre traduit

Localized growth of InAs Quantum Dots on nanopatterned InP(001) surfaces for photonic device applications

Résumé

This thesis is devoted to the development of positioning methods of InAs quantum dots (QDs) grown by molecular beam epitaxy on InP(001) substrates. Such QDs, thanks to their specific physical properties, are very attractive for the new generation of optoelectronic and photonic devices such as "controlled emission nanolasers" or "single photon emitters". They can be applied for example in quantum cryptography, quantum information and quantum computation. The InAs/InP QDs, due to their emission wavelengths at 1. 55μm, are very interesting for applications for which the optical transmission of information will be necessary. The methods of QDs localization which we studied, combine the advantages of QDs known as "self-organized" (good structural and optical properties) with a possibility of controlling their spatial arrangement, for example, to localize them at the place of an optical mode of a microcavity that allows the optimum coupling of the excitonic mode of the QD with the optical mode of the microcavity. This controlled positioning is one of the issues which currently limit their exploitation in the optoelectronic and photonic devices which will use single QDs.