Développement de solutions de gravure chimique pour des détecteurs infrarouge II-VI

Development of chemical etching solutions for II-VI infrared detectors

• Auteur / Autrice : Antonin Frappreau
• Direction : Muriel Bouttemy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 10/02/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interfaces : matériaux, systèmes, usages (Palaiseau, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lavoisier de Versailles
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines

Mots clés

Mots clés libres

Détecteur infrarouge

Gravure chimique

Caractérisation de surface

Infrared detector

Surface characterisation

Chemical etching

Résumé

L'observation satellitaire de la terre est un outil majeur qui révolutionne l' astronomie,les sciences de l'univers, la planétologie mais aussi la climatologie, les sciences de l'environnement,la météorologie terrestres. Tous ces domaines scientifiques majeurs ont en commun l'exploitation de la totalité du rayonnement Infrarouge qui est accessible dans l'espace. Les capacités de detection IR des satellites reposent sur le développement de détecteurs adaptés selon les besoins aux différentes zones spectrales entre 30µm & 1µm (VLWIR, LWIR , MWIR, SWIR) et aux spécificités spatiales. Les technologies associées sont matures mais constamment améliorées et les enjeux industriels sont très importants. Une filière de détecteur particulièrement performante repose sur l'exploitation de l'alliage ((II-VI) pseudo binaireHg(1-x) CdxTe (MCT)qui en fonction de sa composition est accordable sur tout le domaine IR. Le sujet proposé contribura au développement d'un détecteur à base MCT , large surface qui couvrira le proche infrarouge (SWIR). Les observations satellitaires cibleront les sciences de l' environnement terrestre. La mise au point de ces détecteurs matriciels de technologie (Focal Plane Array) nécessitera des étapes de gravures chimiques et de finition(s) physicochimique(s) qui conditionent pour partie les performances optoélectroniques finales (fiabilité, sensibilité, homogénéité de réponse planaire, imagerie résolue, …). Pour ce nouveau type de détecteur la mise au point de nouvelles formulations ainsi que le contrôle de la qualité physicochimique de la surface du détecteur sont des défis importants qui seront au centre des travaux. Le travail combinera étroitement des démarches relevant de la chimie des solutions, de la physicochimie des surfaces et de la compréhension de mécanismes.

Satellite observation of the Earth is a major tool revolutionizing astronomy, planetology, climatology, environmental sciences and terrestrial meteorology. What all these major scientific fields have in common is the exploitation of all the infrared (IR) radiation accessible in space. The IR detection capabilities of satellites are based on the development of detectors adapted to the different spectral zones between 30 µm & 1 µm (VLWIR, LWIR, MWIR, SWIR) and to the specificities of space. Although these technologies are already mature, they require constant improvement. One particularly high-performance detector is based on the II-VI pseudo-binary alloy Hg1-xCdxTe (MCT), which, depending on its composition, can cover the entire IR range. This thesis will contribute to the development of an MCT-based detector for the near infrared (SWIR), for use in the earth's environmental sciences. The development of these matrix detectors will require chemical etching and physicochemical finishing stages, which will partly determine the final optoelectronic performance (reliability, sensitivity, planar response homogeneity, resolved imaging, etc.). The PhD student's work will therefore focus on these chemical etching stages, and will closely combine approaches based on solution chemistry, surface physicochemistry and understanding of mechanisms, drawing on ICP-OES, XPS, SEM-EDX, AFM and ellipsometric analyses.