Thèse soutenue

Modélisation et évaluation des performances des phototransistors bipolaires à hétérojonction SiGe/Si pour les applications optiques-microondes courtes distances

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Auteur / Autrice : Frédéric Moutier
Direction : Christian RumelhardJean-Luc Polleux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique, optronique et système
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Marne-la-Vallée

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Des prototypes de phototransistors bipolaires à hétérojonction SiGe/Si fabriqués avec une technologie industrielle de HBT d’Atmel, ont été caractérisés électriquement et opto-électriquement à 940nm. Une sensibilité de 1, 49A/W et une fréquence de transition optique de 400MHz en mode phototransistor ont été obtenues pour un prototype présentant une fenêtre optique de 10×10μm2. Un modèle comportemental optique-microonde pour les couches SiGe contraint sur Si a été utilisé pour développer un modèle physique du phototransistor SiGe. Les résultats issus de ce modèle en comparaison avec les mesures ont permis la validation du modèle comportemental. Les résultats de la simulation physique ont été ensuite utilisés afin de développer un modèle opto-électrique statique associé à un modèle petit signal pour une polarisation particulière en mode phototransistor. L’intégration de la partie optique a été facilitée par le développement du modèle en corrélation avec la structure physique du phototransistor. Le dernier chapitre se concentre sur l’exploitation du modèle physique dans le but d’évaluer les performances du phototransistor. Tout d’abord, le phototransistor a été caractérisé pour un éclairement vertical au travers de la fenêtre optique à 940nm. Suite à une étude des zones rapides et des contributions de chaque région, nous avons pu mettre en avant un effet UTC-HPT (Uni-Traveling-Carrier) dans le cas où seule la base absorbe. Cet effet a été de nouveau obtenu lors d’une étude en longueur d’onde et a été maximisé à la longueur de 1, 17μm privilégiant l’absorption dans le SiGe. Nous avons montré une voie d’optimisation des performances du phototransistor avec un éclairement latéral et estimé les performances qu’il est possible d’atteindre. L’ensemble de ce travail apporte ainsi une contribution préliminaire à de potentielles applications du phototransistor SiGe pour les applications Radio-over-Fiber, qui présentent des porteuses microondes atteignant les 3, 1 − 10, 6GHz pour l’UWB à près de 60GHz ou plus pour le très haut débit sans fil