Etude et conception d'un modulateur électro-absorbant base sur des puits quantiques de type II dans le système contraint en tension In0. 3Ga0. 7As/In0. 53Ga0. 47As/In0. 52Al0. 48As sur substrat InP

= Study and conception of an electro-absorption modulator based on type Il quantum wells in the tensile strained system ln0. 3Ga0. 7As/ln0. 53Ga0. 47As/ln0. 52Al0. 48As grown on an lnP substrate

• Auteur / Autrice : Claire Lugand
• Direction : Taha Benyattou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (1961-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoluminescence

Optoélectronique

Semiconducteurs

Résumé

Le but de ce travail est d'exploiter une transition- ·optique de type Il au sein d'un modulateur électro-absorbant fonctionnant à 1. 55 microns. A cause du décalage vers les hautes énergies du seuil d'absorption attendu sous l'effet d'un champ électrique, ce type de structure promet de bonnes performances en termes d'efficacité de modulation. La présence de la transition indirecte entre les trous légers et les électrons a tout d'abord été démontrée dans le système contraint en tension ln0,3Ga0,7As/ln0,53Ga0,47As épitaxié sur substrat lnP. Les mesures de photoluminescence à basse température nous ont permis de déterminer la valeur de la discontinuité de bande entre ces deux matériaux. La réalisation finale du modulateur intègre ce puits quantique de type Il au sein de deux barrières de confinement d'lnAIAs. Les outils de simulation (calcul des énergies de confinement et absorption optique sous l'effet du champ électrique) ont fourni les paramètres d'une structure optimale dont les performances de modulation sont très prometteuses. Notre étude expérimentale par caractérisations optiques (photoluminescence, photo réflectivité et photo courant) a montré la première observation de l'effet du champ électrique sur cette structure spécifique et le décalage espéré vers les plus hautes énergies. Nous proposons également les conditions de croissance pour l'épitaxie par jets moléculaires les plus favorables pour maîtriser la croissance de ce système contraint en tension. Les résultats expérimentaux obtenus laissent présager de bonnes potentialités en vue de la réalisation d'un composant optoélectronique

The aim of this work is to turn the type Il optical transition ta advantage in an electro absorption modulator working at 1. 55 microns. Thanks to the shift of the absorption band edge with the electrical field towards higher energies, this structure is expected to increase the performance for modulators in terms of modulation efficiency. The indirect transition between light hales and electrons is first demonstrated in the tensile strained system ln0,3Ga0,7As/ln0,53Ga0,47As grown on lnP substrate. The photoluminescence measurements carried out at law temperatures allow us to determine the band alignment and an accurate evaluation of the valence band offset between the two materials. For the ultimate conception of the modulator we include the previous structure between two confinement barriers of lnAIAs. The simulation tools (confinement energies calculation, opt1cal absorption under the electrical field) supply the parameters of an optimal structure whose modulation efficiency is very promising. The experimental study with the optical characterizations such as photoluminescence, photo reflectance and photocurrent) shows the first direct observation of the field effect over this specific structure and the expected shift towards higher energies. We propose also the most favorable growth conditions by molecular beam epitaxy in order to control the epitaxy of such a tensile strained structure.