Croissance et spectroscopie de boîtes quantiques diluées d'InAs/InP(001) pour des applications nanophotoniques à 1,55 µm
Auteur / Autrice : | Emmanuel Dupuy |
Direction : | Michel Gendry, Dominique Drouin, Denis Morris |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique des matériaux |
Date : | Soutenance le 22/12/2009 |
Etablissement(s) : | Ecully, Ecole centrale de Lyon en cotutelle avec Université de Sherbrooke (Québec, Canada) |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon, UMR5270 (Rhône) |
Jury : | Président / Présidente : Catherine Bru-Chevallier |
Examinateurs / Examinatrices : Michel Gendry, Dominique Drouin, Denis Morris, Jean Massies | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Bertru, Jean-Daniel Ganière |
Mots clés
Résumé
Ce travail porte sur la croissance épitaxiale et la caractérisation optique de boîtes quantiques d’InAs/InP(001) en faible densité en vue de la réalisation de nouveaux composants nanophotoniques émettant à 1,55 µm. Les propriétés structurales et optiques des îlots ont été corrélés pour différents paramètres de croissance d’un système d’épitaxie par jet moléculaire à sources solides. Nos résultats soulignent l’influence des reconstructions de surface d’InAs sur la forme des îlots. Des boîtes, plutôt que des bâtonnets allongés généralement observés,peuvent être directement formées dans des conditions de croissance adéquates. Une transition de forme de bâtonnets vers des boîtes est également démontrée par des traitements postcroissance sous arsenic. Les faibles densités de boîtes sont obtenues pour des faibles épaisseurs d’InAs déposées. Leur émission est facilement contrôlée à 1,55 µm par une procédure d’encapsulation spécifique appelé « double cap ». Quelques propriétés des boîtes individuelles d’InAs/InP sont ensuite évaluées. Les études de micro-photoluminescence révèlent des pics d’émission très fins et distincts autour de 1,55 µm confirmant les propriétés« quasi-atomiques » de ces boîtes uniques. Enfin, nous proposons pour la première fois une méthode à haute résolution spatiale qui permet d’étudier le transport de charges autour d’une boîte unique grâce à une technique de cathodoluminescence à basse tension d’accélération.Une mesure directe de la longueur de diffusion des porteurs avant capture dans une boîte a été obtenue. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives quant à l’intégration de ces boîtes uniques dans des microcavités optiques pour la réalisation de sources de lumières quantiques à 1,55 µm.