Auteur / Autrice : | Titouan Le Goff |
Direction : | Olivier Gravrand, Nicolas Baier |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique appliquée |
Date : | Soutenance le 04/03/2022 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....) |
Jury : | Président / Présidente : Fabien Malbet |
Examinateurs / Examinatrices : Didier Tiphene, Ghanem Marrakchi, Alessandra Ciapponi, Quentin Rafhay | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Rémi Barbier, Didier Tiphene |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Le niveau de performance attendu des détecteurs utilisés pour les applications en astronomie Infra-Rouge (IR) extrêmement élevé. Pour les détecteurs de la filière HgCdTe, le rendement quantique, le bruit de lecture et le courant d’obscurité sont bien maitrisés. Il reste cependant une caractéristique limitant l’exploitation scientifique permise par ces détecteurs : la persistance. Concrètement, l’empreinte des images précédentes pollue pendant plusieurs heures les images suivantes. Or, les développements en cours ne prennent absolument pas en compte cette caractéristique, qui est assez prononcée sur les matrices déjà existantes aux USA. Les mécanismes physiques et les étapes technologiques responsables de cette dégradation ne sont pas connus. Il n’existe pas non plus de méthodologie claire pour étudier le phénomène. Cette thèse propose donc d’étudier expérimentalement la persistance sur des matrices issues des salles blanches même du CEA-LETI. Le laboratoire est en effet impliqué avec l’ESA, le CEA-IRFU et l’industriel Lynred pour mettre au point une filière Européenne de détecteurs en HgCdTe grand format (2048×2048 pixels au pas de 15µm) dans la bande spectrale 0.8-2.1µm. Un gain sur cette caractéristique représenterait alors un facteur différenciant crucial par rapport aux détecteurs actuels. Les matrices de petit format (640×520 pixels) étudiées sont fabriquées selon une grande diversité de procédés technologiques et l’impact de certaines étapes sur la persistance a été mis en évidence. La passivation, les dégâts liés au procédé de fabrication des photodiodes et les défauts dans le volume du matériau absorbant se sont notamment révélés être des contributeurs majeurs. Ces contributions n’avaient jamais été observées avec des méthodes de caractérisation classiques, d’où l’intérêt des protocoles développés pour une filière de fabrication d’imageur IR en HgCdTe. Ces mesures sont enfin comparées à un modèle analytique de persistance. Ce modèle permet d’estimer qu’une densité de défauts de l’ordre du dopage résiduel est suffisant pour expliquer la persistance mesurée sur certains détecteurs.