Effets de l'irradiation sur l'arséniure de gallium dopé au silicium de type n [microforme] : observation optique de la lacune de gallium PDF Download

Author: Anouar Jorio
Publisher: National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada
ISBN: 9780612155114
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Languages : fr
Pages : 332

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Author: MOHAMMED.. MIKOU
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Languages : fr
Pages : 204

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PLUSIEURS ECHANTILLONS DE GAAS DE TYPE N ET DE TYPE P ELABORES PAR DIFFERENTES TECHNIQUES (CZ, MOCVD ET MBE) ONT ETE IRRADIES A GANIL AVEC DES IONS DES PLUS LEGERS (OXYGENE) AUX PLUS LOURDS (PLOMB) ET AVEC DES ENERGIES COMPRISES ENTRE 163MEV ET 5730MEV. LES MESURES IN SITU DE RESISTIVITE ET D'EFFET HALL REALISEES AU COURS DE L'IRRADIATION ONT REVELE LA DIMINUTION DE LA DENSITE DES PORTEURS ET LA DEGRADATION DE LEUR MOBILITE DANS LE CAS DES DEUX TYPES DE MATERIAUX. CES EFFETS SONT DUS AUX DEFAUTS CREES PAR L'IRRADIATION AUX IONS RAPIDES. DES MESURES DE SPECTROSCOPIE TRANSITOIRE DES NIVEAUX PROFONDS (DLTS) DANS LE CAS DU MATERIAU DE TYPE N ONT PERMIS DE DEDUIRE LA NATURE DISCRETE DE CES DEFAUTS CREES QUI SONT ESSENTIELLEMENT LIES A LA PAIRE LACUNE-INTERSTITIEL D'ARSENIC. CES DEFAUTS SONT REPRESENTES ELECTRIQUEMENT PAR DES NIVEAUX PROFONDS CREES DANS LA BANDE INTERDITE DU SEMI-CONDUCTEUR AVEC DIFFERENTS ETATS DE CHARGE. CES NIVEAUX PIEGENT LES PORTEURS LIBRES ET CONDUISENT A L'AUGMENTATION DE LA RESISTIVITE DU MATERIAU. LA DEGRADATION DE LA MOBILITE EST DUE A LA DIFFUSION DES PORTEURS SUR LES DEFAUTS CREES PAR IRRADIATION (EN PARTICULIER, LES DEFAUTS CHARGES). DES MODELES DE SIMULATION DES VARIATIONS, AVEC LA FLUENCE, DE LA CONCENTRATION ET DE LA MOBILITE DE HALL SONT DEVELOPPES ET FONT EN PARTICULIER APPEL A UN MODELE DE CONDUCTION A DEUX BANDES (DE CONDUCTION ET D'IMPURETES) POUR LE TYPE N. LES RESULTATS PERMETTENT DE PRECISER LES ETATS DE CHARGE DE LA LACUNE D'ARSENIC ET FOURNISSENT DES TAUX DE PRODUCTION DE DEFAUTS IDENTIQUES POUR LES IRRADIATIONS EFFECTUEES A 77K ET A 300K. L'ANALYSE PAR PHOTOLUMINESCENCE DES ECHANTILLONS IRRADIES MONTRE QUE L'INTENSITE DES RAIES OBSERVEES DECROIT EN FONCTION DE LA FLUENCE DES IONS INCIDENTS. CETTE DECROISSANCE EST DUE A LA CREATION PAR IRRADIATION D'AUTRES NIVEAUX NON RADIATIFS QUI CONDUISENT A LA DIMINUTION DE L'EFFICACITE QUANTIQUE DES TRANSITIONS RADIATIVES ET AUSSI A LA DIMINUTION DE LA CONCENTRATION DES CENTRES RADIATIFS. ENFIN, LES RESULTATS NORMALISES DES VARIATIONS, EN FONCTION DE LA FLUENCE, DE LA RESISTIVITE ET DE LA PHOTOLUMINESCENCE DES ECHANTILLONS IRRADIES, ASSOCIES AUX RESULTATS DE LA COMPARAISON ENTRE LES TAUX DE CREATION DE DEFAUTS DEDUITS DES CALCULS DE SIMULATIONS ET LES TAUX THEORIQUES DE DEPLACEMENTS ATOMIQUES (NDPA/E), CALCULES UNIQUEMENT A PARTIR DES COLLISIONS NUCLEAIRES, REVELENT QUE LE POUVOIR D'ARRET ELECTRONIQUE NE CONTRIBUE PAS DE FACON NOTABLE A LA CREATION DE DEFAUTS, MAIS IL CONDUIT PEUT ETRE AU RECUIT D'UNE PARTIE DE CES DERNIERS

Author: Mohammad Ahmadi
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Languages : en
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Le silicium est le fondement de la microélectronique, pour laquelle des milliards de dollars et des décennies de recherche ont été consacrés au développement de l'industrie de la fabrication. Après avoir surmonté un certain nombre d'obstacles techniques difficiles, cette technologie a atteint une maturité, une rentabilité et un processus robuste. La photonique à base de silicium a récemment fait l'objet d'une grande attention en raison de la demande mondiale croissante de données issues des télécommunications. Le silicium, matériau transparent dans les spectres du proche et du moyen infrarouge, permet de concevoir des circuits optiques basés sur cette plate-forme. Tirant parti de l'infrastructure et de l'expertise de la fabrication microélectronique moderne, la photonique de silicium offre de nombreux avantages attrayants en réduisant la taille, la consommation d'énergie et le coût de fabrication, ainsi qu'un grand potentiel de production de masse. Les progrès récents de la photonique de silicium ont permis aux concepteurs d'avoir accès à des librairies de blocs de construction passifs et actifs tels que des multiplexeurs, des résonateurs en anneau, des modulateurs, des photodétecteurs, etc. Ces avancées ont incité les chercheurs à exploiter cette plateforme dans divers domaines allant de la détection à la médecine. L'un des défis de la recherche sur la photonique du silicium est de développer une source de lumière et un amplificateur compatible avec le silicium en raison des bandes interdites indirectes du silicium et du germanium. Plusieurs solutions sont actuellement à l'étude pour fournir des sources de lumière sur puce, qui sont réalisées comme suit : lasers à commande électrique par manipulation de la bande interdite et méthodes de co-intégration ou lasers à commande optique par co-intégration de matériaux de gain, dopage d'un matériau de revêtement avec des ions de terres rares, ou utilisation d'effets non linéaires pour convertir la fréquence. La manipulation de la bande interdite implique l'ingénierie de la bande interdite des matériaux du groupe IV avec des souches ou des alliages pour améliorer l'émission directe de la bande interdite. Les techniques de co-intégration comprennent la croissance épitaxiale hétérogène ou le collage de matériaux du groupe III-V sur le guide d'ondes en silicium pour concevoir un laser ou tirer parti de caractéristiques à gain élevé. Le dopage d'une gaine de verre avec des éléments de terres rares comme le thulium, l'holmium, l'erbium avec des guides d'ondes spécialement conçus pour former une cavité laser a également été proposé comme solution. La conversion de fréquence par des effets non linéaires dans les guides d'ondes en silicium est une autre approche de la génération de lumière sur puce qui peut être réalisée sans aucun post-traitement des puces en silicium sur isolant (SOI). Par exemple, dans le silicium, la non-linéarité du troisième ordre permet la génération de peignes, la génération de supercontinuum, l'oscillation paramétrique optique et l'émission Raman. Parmi celles-ci, la diffusion Raman-Stokes stimulée (SRSS) peut être avantageusement utilisée pour la conversion et l'amplification des longueurs d'onde, car elle ne nécessite pas d'ingénierie de dispersion. Le gain Raman du silicium a donc été exploité dans la conception de divers lasers et amplificateurs sur puce. Les lasers et amplificateurs Raman sur puce utilisent des conceptions simples et ont jusqu'à présent été réalisés principalement avec des tranches de silicium relativement épaisses. Dans ce travail, nous profitons du gain Raman pour étudier, modéliser, concevoir et démontrer expérimentalement un laser et un amplificateur Raman. Nos recherches s'appuient sur une fonderie à accès libre offrant des plaquettes SOI standard avec une épaisseur de silicium de 220 nm. Dans notre première contribution, nous présentons un modèle complet pour un laser Raman CW dans une plateforme SOI. Nous concevons ensuite un laser Raman de 2,232 μm avec une cavité résonante en anneau sur puce. Les valeurs optimisées pour la longueur de la cavité et les rapports de couplage de puissance sont déterminés par la simulation numérique des performances du laser en tenant compte des variations de fabrication. Enfin, en concevant un coupleur directionnel (DC) accordable pour la cavité laser, une conception robuste du laser Raman est présentée. Nous montrons que la réduction des pertes de propagation et l'élimination des porteurs libres, par l'utilisation d'une jonction p-i-n, amélioreront de manière significative les performances du laser Raman en termes de réduction de la puissance de seuil et d'augmentation de l'efficacité de la pente. Dans notre deuxième contribution, nous démontrons un laser Raman accordable de haute performance qui convertit la gamme de longueur d'onde de pompe de 1530 nm - 1600 nm à la gamme de signal de 1662 nm- 1745 nm avec une puissance de sortie moyenne de 3 mW à ~50 mW de puissance de pompe avec un seul dispositif. La caractéristique principale de ce laser est l'utilisation d'un mécanisme de couplage accordable pour ajuster les coefficients de couplage de la pompe et du signal dans la cavité en anneau et compenser les erreurs de fabrication. Nos résultats sont très prometteurs pour l'augmentation substantielle des ressources spectrales optiques disponibles sur une puce de silicium. Nous démontrons également, pour la première fois, un laser Raman dans l'infrarouge moyen générant un signal à 2,231 μm avec une pompe à 2 μm et étudions les défis d'obtenir une émission cette bande. Notre dernière contribution est dédiée à l'amplificateur Raman, nous discutons et validons expérimentalement l'importance de considérer le gain Raman non-réciproque en utilisant une pompe et une sonde contre-propagatives ou co-propagatives, différentes longueurs d'amplificateur, puissances de pompe d'entrée et valeurs de perte non-linéaire. Nous démontrons un circuit optique sans perte assisté par Raman dans un guide d'ondes de 1,2 cm de longueur qui atteint un gain net nul avec seulement 60 mW de pompage en puissance continue. Nous examinons les pertes non linéaires des guides d'ondes en silicium pour estimer la durée de vie des porteurs libres (FCL), puis nous extrayons le coefficient de gain Raman du guide d'ondes photonique en silicium. Nous utilisons ensuite ces paramètres clés comme entrée d'un modèle d'amplificateur Raman photonique au silicium pour trouver la performance optimale en fonction de l'encombrement et de la puissance de pompage disponibles.