Download or read book Composants cristal photonique 2D et 2 5D contenant des bo tes quantiques GeSi sur silicium pour la nanophotonique proche infrarouge written by Xiang Li and published by . This book was released on 2007 with total page 194 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail de cette thèse a été essentiellement consacré à une étude théorique et expérimentale dans le proche infrarouge de nanostructures à cristal photonique constituées par un réseau périodique bidimensionnel de trous d’air dans laquelle est intégrée une source interne réalisée dans la filière silicium. Nous avons pu montrer expérimentalement qu’il était possible de sonder à température ambiante la position spectrale et le profil d’émission des modes de cavité dans la gamme proche infrarouge grâce à la luminescence interne des îlots auto-assemblés Ge/Si. Les analyses effectuées sur les différents mécanismes de pertes ont permis d’identifier la ou les sources de perte dominantes existant dans les cavités à cristal photonique 2D sur silicium et ainsi d’effectuer une ingénierie modale pour obtenir un meilleur confinement optique. En particulier, nous avons montré par micro-photoluminescence qu’il était possible de réaliser des modes de défaut avec un facteur de qualité élevé dans des cavités 2D à cristaux photoniques avec boîtes quantiques GeSi/Si intégrées sur silicium. Parallèlement, nous avons pu mettre en évidence une autre possibilité de contrôler le facteur de qualité pour des modes optiques se situant au centre de la zone de Brillouin par une approche combinant cristal photonique 2D et miroir de Bragg 1D toujours dans la filière silicium. Outre les résultats obtenus sur des mailles carrées, plusieurs voies d’optimisation ont été proposées. L’ensemble des résultats expérimentaux a pu être quantitativement interprété grâce à des simulations numériques de différents types dont principalement la méthode FDTD et la méthode des ondes planes.

Download or read book Cristaux photoniques sur silicium avec des lots quantiques Ge Si et du germanium pur written by Thi-Phuong Ngo and published by . This book was released on 2010 with total page 144 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail de cette thèse porte sur l'étude des composants photoniques à base d'îlots quantiques Ge/Si et du germanium pur pour la nanophotonique proche infrarouge. La première partie est consacrée à l'étude des cavités à cristaux photoniques en utilisant la photoluminescence des boîtes quantiques Ge/Si auto-assemblées. Les travaux sont centrés sur les nanocavités L3 et H1 réalisées dans les structures photoniques suspendues en silicium. La caractérisation optique par la technique de source interne permet d'obtenir des paramètres associés aux dynamiques de recombinaisons des porteurs de charges dans ces structures. Le facteur de qualité du mode fondamental des cavités n'est limité que par la résolution du spectromètre et non pas par la fabrication. La deuxième partie est consacrée à l'étude des cristaux photoniques réalisés sur substrat de germanium pur sur isolant (GeOI). Le substrat GeOI est constitué d'une couche fine de germanium pur séparée avec son substrat par une couche de silice. Les propriétés optiques sont sondées par la recombinaison radiative de la bande interdite directe du germanium pur à température ambiante. Les résonances des modes optiques sont observées de 1300 nm à 1700 nm dans les nanocavités L3 et H1. Les positions spectrales des résonances peuvent être contrôlées par le pas du réseau et le facteur de remplissage. Proche du bord de bande directe du germanium, le facteur de qualité est limité par l'absorption du matériau. Finalement, le dopage n du germanium obtenu par les techniques de dopage laser et de croissance aux organo-métalliques a été étudié. Ce travail montre que la photoluminescence est fortement exaltée à température ambiante à la fois pour le germanium massif et pour le germanium sur isolant en présence d'un fort dopage n. Les perspectives pour réaliser un laser en germanium dans la filière silicium sont présentées.

Download or read book Etude de composants cristaux photoniques dans la fili re silicium pour les longueurs d ondes des t l communications optiques written by Sylvain David (physicien et auteur d'une thèse en 2003).) and published by . This book was released on 2003 with total page 168 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les cristaux photoniques sont des structures artificielles dont la constante diélectrique est rendue périodique. La propriété essentielle de ces structures est l'ouverture de bandes interdites photoniques pour lesquelles la propagation de la lumière n'est pas autorisée. Une bande interdite complète s'obtient selon certaines conditions portant sur le contraste d'indice, les dimensions et les symétries des réseaux. Ce travail de thèse est essentiellement consacré à l'étude et la réalisation de cristaux photoniques bidimensionnels à base de silicium pour les longueurs d'onde 1,3 - 1,55 [mu]m. Les dispositifs à cristaux photoniques planaires sont confinés par une variation d'indice dans la troisième direction. Deux approches sont envisagées : le fort confinement pour les microcavités et le faible confinement pour l'optique guidée. Nous avons réalisé des microcavités planaires à cristaux photoniques sur substrat SOI (silicium sur isolant) intégrant des boîtes quantiques Ge/Si. Nous avons montré une forte exaltation de la luminescence dans la gamme 1,3 - 1,55[mu]m, caractérisée par un comportement surlinéaire de l'émission. Cette forte augmentation est à la fois le résultat de l'extraction de la lumière par le cristal photonique, mais également la signature d'une forte localisation spatiale des porteurs de charge dans la microcavité. Nous avons également travaillé sur la réalisation de guide d'onde à cristaux photoniques de faible confinement vertical pour le guidage planaire, en utilisant deux technologies : la gravure photo-électrochimique et la gravure plasma ICP (Inductively Coupled Plasma). Nous avons montré la possibilité de réaliser des structures à cristal photonique à travers des guides épais SiGe (2 [mu]m) enterrés dans le silicium. Nous avons également modélisé de nouveaux cristaux photoniques tels que les pavages d'Archimède ou les approximants de quasi-cristaux dans le but d'obtenir le comportement le plus isotrope possible.

Download or read book Dispositifs lots de GeSi pour la microphotonique proche infrarouge sur silicium written by Moustafa El Kurdi and published by . This book was released on 2003 with total page 227 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail est consacré à l'étude de dispositifs optiques pour le proche infrarouge avec des îlots de GeSi/Si dont la croissance est compatible avec la filière silicium. Le premier chapitre concerne l'étude théorique des états de trous dans les hétérostructures SiGe/Si par la méthode k.p. Il contient une description d'un modèle à 14 bandes qui tient compte exactement de l'influence des deux premières bandes de conduction sur la bande de valence. Nous montrons le raffinement qu'apporte le modèle à 14 bandes par rapport au modèle à 6 bandes usuellement appliqué à ces systèmes. Nous comparons les deux modèles dans le cadre du calcul des états de la bande de valence et des dipôles de transition optique d'un puits quantique de Si0.5Ge0.5 contraint sur silicium. Les différences obtenues entre les deux modèles permettent d'estimer une marge d'erreur à prendre en compte lors de l'utilisation du modèle à 6 bandes pour les hétérostructures SiGe/Si. Le deuxième chapitre présente une expérience de mesure de photocourant sur des structures p-i-n utilisant des îlots GeSi/Si comme matériaux absorbant à des longueurs d'onde supérieures au seuil de transparence du silicium (1.1 [mu]m). Les structures p-i-n sont insérées dans des guides d'onde du type Si0.98Ge0.02/Si et SOI. Nous donnons les réponses spectrales des photodiodes pour les deux types de guide d'onde. Les meilleures réponses externes obtenues à 300 K et à champ appliqué nul sont de 55 mA/W et 0.25 mA/W aux longueurs d'onde de 1.3 [mu]m et 1.55 [mu]m respectivement. Ces mesures de photoréponse sont comparées avec celles de l'absorption interbande des îlots. Le troisième chapitre présente une expérience d'électromodulation à 300 K de l'absorption interbande et intrabande des couches d'îlots en y modulant électriquement le nombre de porteurs. Pour cela nous avons utilisé la structure p-i-n insérée dans un guide d'onde Si0.98Ge0.02/Si. L'étude de la profondeur de modulation de l'absorption intrabande, associée à une transition du type lié-continuum de la couche de mouillage a permis de déterminer un coefficient de recombinaison Auger de 1.6 x 10^-30 cm^6s^-1 pour les îlots. Le dernier chapitre est consacré à l'étude de l'émission des îlots insérés dans des micro-cavités à cristaux photoniques bidimensionnels sur SOI. Nous observons par microphotoluminescence une forte augmentation de la luminescence aux longueurs d'onde 1.3-1.55 [mu]m qui est associée à une surlinéarité de son évolution en fonction de la puissance du pompage optique. Cette forte augmentation est corrélée à une localisation spatiale des porteurs dans les microcavités. Nous présentons des nouvelles perspectives d'intégration des îlots pour la réalisation de microsources pour l'émission verticale et comme sources internes à des composants à cristaux photoniques bidimensionnels en silicium. Mots-clés: calcul k.p, structure électronique, nanostructures GeSi/Si, photodétection, électroabsorption, microphotoluminescence, cristaux photoniques, guides d'onde, microcavités.

Download or read book Etude et r alisation de structures bidimensionnelles bandes photoniques interdites pour le domaine optique et proche infrarouge written by Pascal Filloux and published by . This book was released on 2001 with total page 156 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Un cristal photonique est une structure composite dont l'arrangement des matériaux est périodique a l'échelle de la longueur d'onde. La périodicité permet l'apparition de bandes photoniques interdites : domaines de fréquences pour lesquels la lumière ne peut pas se propager dans la structure, quelles que soient sa polarisation et sa direction de propagation. Deux types de dispositifs mettant en ceuvre des cristaux photoniques à deux dimensions ont été étudiés, pour les longueurs d'onde des télécommunications optiques entre 1,3 et l,55mM. Leur modélisation utilise la méthode mathematique rigoureuse des ondes couplées (RCWA). Le premier composant, pour l'optique guidée, utilise un substrat de silicium sur isolant (SOI). Le cristal photonique à deux dimensions est gravé dans le film de silicium : des réseaux de diffraction permettent le couplage et le découplage de la lumière dans le guide. Plusieurs types de substrats ont été considérés pour lesquels nous avons étudié la propagation des ondes guidées puis avons dîmensionné les coupleurs et le enstal photonique. Pour modéliser ces cristaux, en optique intégrée, nous avons utilisé un calcul approché basé sur la méthode RCWA qui permet de déterminer avec une bonne approximation leurs propriétés optiques. Un deuxième composant a été étudié et réalisé pour l'optique diffractive. Il est obtenu en gravant un réseau de traits dans une ou plusieurs des couches d'un empilement périodique. Lorsque toutes les couches sont gravees, ces structures, possédant deux directions de périodicité et constituées de trois matériaux différents, constituent des cristaux photoniques 2D non conventionnels. Nous avons montré la possibilité de réaliser, avec ces structures, des miroirs, des filtres, polarisants ou non, dispersifs ou non. Nous avons montré la faisabilité des structures multicouches (silicium / nitrure de silicium) gravées sur membrane en utilisant la gravure par faisceau d'ions focalisé.