Etude et réalisation de transducteurs opto-hyperfréquences sur matériaux III-V

Study and fabrication of optical-microwave transceivers fabricated on III-V materials

• Auteur / Autrice : Jérôme Van De Casteele
• Direction : Didier Decoster
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transducteurs

Guides d'ondes optiques

Dispositifs optoélectroniques

Photodiodes

Capteurs optiques

Résumé

Ce travail est consacré à l'étude, à la réalisation et à la caractérisation de transducteurs opto-hyperfréquences sur matériaux III-V permettant l'obtention de coefficients de réponse élevés. Dans un premier temps, nous rappelons quelques généralités sur la photodétection et sur le choix des matériaux utilisés, et nous insistons sur les limites fréquentielles des photodétecteurs traditionnels. Ensuite nous développons un nouveau concept de photorécepteur intégrant de facon monolithique une photodiode MSM traditionnelle avec un transistor MESFET bigrille. Ce dernier permet à la fois l'amplification et la transposition du signal photodétecté sur une porteuse hyperfréquence. Nous avons réalisé un tel dispositif sur GaAs et décrivons le procédé technologique mis au point ainsi que les diverses caractérisations effectuées. Dans la suite de notre travail, nous nous intéressons aux composants de type photodétecteurs guide d'onde. Dans un premier temps nous centrons cette étude sur les photodiodes pin-guides GaInAs/InP. Grâce à la simulation optique par la méthode des faisceaux propagés, nous montrons l'intérêt des structures guide d'onde pour augmenter le rendement quantique de nos composants hyperfréquences.

Nous développons également la technologie associée à la réalisation de ces composants ainsi que leur caractérisation. Enfin, nous étudions les phototransistors à hétérojonction InP/GaInAs, également de type guide d'onde. Nous nous intéressons tout d'abord aux phototransistors sans base connectée dont la commande s'effectue uniquement de façon optique, puis aux phototransistors avec connexion de base dont la commande peut être soit optique, soit électrique, soit mixte. Nous présentons les différentes technologies mises au point pour la réalisation des composants. Nous développons également la caractérisation de ces composants et nous démontrons leur aptitude en tant que photodétecteurs hyperfréquences ainsi que leur possible utilisation en tant que mélangeurs électro-optiques