Lasers à cascade quantique InAs/AlSb : amélioration des performances et fonctionnement monofréquence

par Olivier Cathabard

Thèse de doctorat en Génie électrique, électronique, photonique et systèmes

Sous la direction de Roland Teissier et de Alexeï Baranov.

Soutenue en 2009

à Montpellier 2 .

mots clés

• Lasers à cascade quantique
• Moyen infrarouge
• Super-réseaux
• Antimoniures
• Lasers
• Rayonnement infrarouge
• Superréseaux
• Lasers à semiconducteur

Résumé

Ce travail de thèse concerne la modélisation, la réalisation et la caractérisation de diodes lasers à cascade quantique pour des applications du moyen infrarouge dans la plage de longueur d'onde 3 µm - 5 µm. Les structures ont été conçues par ingénierie de bande à l'échelle quantique à partir du système de matériaux InAs/AlSb. Ces hétérostructures sont composées de 30 périodes de zone active, chacune constituée d'un injecteur à superréseau InAs/AlSb assurant le transport des porteurs vers des puits d'InAs où ont lieu les transitions radiatives. Ces transitions sont effectuées entre 2 niveaux électroniques et permettent d'atteindre des longueurs d'onde difficilement accessibles par des diodes à puits quantiques utilisant des recombinaisons à travers le gap du matériau des puits. La zone active est insérée entre des couches de confinement en InAs fortement dopé assurant le confinement de l'onde électromagnétique dans la zone de gain. Ce travail de thèse a porté sur la modélisation des propriétés optiques de l'InAs fortement dopé, le dessin de la zone active ainsi que sur les optimisations technologiques pour la réalisation de lasers performants émettant entre 3 et 5 µm.

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