Dissertations / Theses: 'Gaz – Propriétés optiques'

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Lovisa, Stephane. "Propriétés optiques de puits quantiques de CdTe contenant un gaz d'électrons bidimensionnel." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10099.

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Abstract:

Les proprietes optiques et magneto-optiques de puits quantiques de cdte contenant un gaz d'electrons bidimensionnel ont ete etudiees par spectroscopie d'absorption et d'emission, en fonction de la concentration des electrons. Une premiere etude par spectroscopie d'emission, effectuee sur une serie d'echantillons a densite electronique fixe, a montre que la masse effective des electrons depend fortement de leur concentration. Des calculs tenant compte des effets a n corps expliquent bien cette renormalisation de masse. Par ailleurs, des dispositifs schottky ont ete realises qui permettent de varier continument la densite du gaz d'electrons dans un puits quantique de cdte a l'aide d'une tension inverse appliquee. L'etude des proprietes de magneto-absorption en fonction de la densite a mene a une modelisation de la force d'oscillateur de l'exciton charge negativement ou trion. Les spectres d'absorption obtenus en champ nul sur des echantillons possedant des desordres electrostatiques differents ont montre l'apparition de zones isolantes pour une valeur du rapport de la densite d'electrons et du parametre de desordre exactement egale a celle prevue par la theorie recente d'efros. La transition optique temoignant de l'apparition de ces zones est attribuee a un trion a n corps.

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Vasseur, Pierre. "Propriétés optiques des gaz : modélisation du rayonnement émis par un nuage de gaz et de particules en expansion." Paris 10, 2008. http://www.theses.fr/2008PA100061.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l’étude des propriétés radiatives des gaz. Afin de déterminer le coefficient d’absorption monochromatique d’alcanes, d’alcènes et du dioxyde de carbone, deux dispositifs de mesure de la transmission spectrale des gaz ont été mis au point en collaboration avec la société MBDA. A partir des premières mesures, le coefficient d’absorption monochromatique a été calculé pour le méthane, l’éthane, l’éthylène et le propylène pour des pressions de 2 à 50bar et des températures de 300 à 800K. Les secondes ont permis de déterminer celui du dioxyde de carbone à 1bar pour des températures de 300 à 1100K. Des modèles d’évolution du coefficient d’absorption monochromatique en fonction de la température sont proposés pour ces gaz à différentes pressions. A partir de ces modèles ainsi que de mesures de luminance, l’inversion mathématique de l’équation de transfert radiatif d’un milieu semi-transparent homogène et non diffusant a permis de retrouver les profils de température et de concentrations dans un statoréacteur. Une modélisation du rayonnement émis par un nuage de gaz et de particules en expansion issu d’un explosif solide a été mise au point pour le Centre d’Etude de Gramat (DGA). Cette modélisation fait partie d’un projet d’étude du rayonnement émis par un nuage de gaz et de particules en expansion. Des expériences sur des explosions seront réalisées pour vérifier la validité des différents modèles. L’influence des paramètres du modèle est étudiée et des mesures spectrales sur des déflagrations ont permis sa validation
The objective of this thesis is to study the radiative properties of gases. In order to determine the monochromatic absorption coefficient of alkanes, alkenes and carbon dioxide, two measurement systems for the spectral transmission of gases were developed together with the MBDA Company. From the first measurements, the monochromatic absorption coefficient was calculated for methane, ethane, ethylene and propylene for pressures of 2 to 50bar and temperatures of 300 to 800K. Through the second measurements, that of carbon dioxide was determined for 1bar and temperatures of 300 to 1100K. Evolution models for the monochromatic absorption coefficient depending on temperature are presented for those gases at different pressures. From these models and from luminance measures, the mathematical inversion of the radiative transfer equation for a semi-transparent, homogeneous and non-disseminating environment made it possible to define the temperature and concentration profiles in a ramjet. A model of the radiation emitted by an expanding cloud of gas and particles coming from a solid explosive was developed for the research center of Gramat (DGA). This model is part of a research done on the radiation emitted by an expanding cloud of gas and particles. Experiments on explosions will be made to check validity of the different models. The influence of the model parameters was studied and a validation was achieved through spectral measurements on deflagrations

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Marceau, Claude. "Anisotropie optique ultrarapide induite par la filamentation d'impulsions femtosecondes dans les gaz." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26889/26889.pdf.

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Sagnes, Isabelle. "Propriétés électro-optiques des hétérostructures épitaxiées sur silicium." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10100.

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Abstract:

Les progres des techniques de croissance cristalline permettent aujourd'hui de fabriquer sur un substrat de silicium une large variete d'heterostructures epitaxiees a base de siliciures metalliques ou d'alliages silicium-germanium. Les proprietes de discontinuite de bandes electroniques dans les heterojonctions sige/si et les barrieres schottky permettent d'une part d'etendre jusqu'a l'infra-rouge lointain la detection sur silicium du rayonnement electro-magnetique, d'autre part d'obtenir le confinement bidimensionnel (2d) de gaz de porteurs libres a forte morbilite, tres prometteur pour des applications de transistors et circuits rapides sur silicium. C'est a l'etude et a la comprehension des proprietes electriques et electro-optiques de ces deux effets que nous nous sommes interesses durant cette these. Nous rappelons tout d'abord les proprietes de photo-emission interne de l'interface metal-semiconducteur ainsi que celles des structures metal-si-metal (tips) dont la reponse spectrale est modulable par l'application d'une tension entre les deux electrodes. Nous presentons ensuite les resultats experimentaux et theoriques obtenus dans les structures tips utilisant le disiliciure d'erbium et l'alliage silicium-germanium. La modelisation des differentes reponses spectrales du tips a necessite l'etude des proprietes d'absorption optique de ces structures. Dans la continuite de cette etude, nous nous sommes interesses aux multi-puits quantiques sige ou nous venons de mettre en evidence une forte absorption inter-sous bande de valence liee au confinement 2d des porteurs libres, ainsi qu'au silicium poreux, ou nous avons montre que le decalage vers le bleu du spectre d'absorption est lie au confinement a od dans les nanocristallites de silicium. Ce travail nous a enfin conduit a etudier les proprietes de transport et de magneto-transport des gaz 2d de porteurs libres dans les heterostructures a modulation de dopage sige/si

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Le, Guevel Xavier. "Elaboration de sols de silice colloïdale en milieu aqueux : fonctionnalisation, propriétés optiques et de détection chimique des revêtements correspondants." Tours, 2006. http://www.theses.fr/2006TOUR4005.

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Abstract:

L'objectif de ce travail était d'étudier la réactivité de surface de nanoparticules de silice au travers des propriétés physico-chimiques du matériau élaboré sous forme de suspensions colloïdales ou de couches minces. Les applications sont multiples et elles sont illustrées dans ce travail par la réalisation de revêtements optiques pour des composants lasers ainsi que dans la mise au point de capteurs chimiques pour la détection de composés nitroaromatiques
The aim of this work was to study surface reactivity of silice nanoparticles through physical and chemical properties of sols and coatings. Appliatons are numerous and they are illustrated in this work by optical coating preparation for laser components and chemical gas sensor development for nitroaromatics detection

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Lauque, Pascal. "Caractérisation des propriétés physico-chimiques, électriques et optiques de films minces de GaxAs1-x amorphe hydrogéné obtenus par décharge luminescente RF." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30224.

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Abstract:

Une technique de depot combinant la pulverisation d'une cible de gallium et la decomposition de l'arsine est utilisee pour realiser des couches minces d'arseniure de gallium amorphe hydrogene. La correlation lineaire observee entre le rapport des raies d'emission optique de gallium et d'arsenic et la compositon des films deposes permet d'obtenir des alliages de composition souhaitee. Les caracteristiques physico-chimiques des echantillons portent sur la determination de leur composition (edax) et leur morphologie (diffrction et microscopie electronique): les films deposes sur verre sont amorphes, par contre les depots sur silicium monocristallin presentent une structure colonnaire et ceux sur metal sont polycristallins. Les profils sims montrent l'homogeneite et la repartition de o, h et c en epaisseur. L'analyse xps indique la presence de liaisons fausses as et la fixation preferentielle de o et de h sur le gallium. Les proprietes electriques sont determinees par mesures de i(v) et de courants thermostimules sur des films en configurations coplanaire et sandwich. Les proprietes optiques sont etudiees par spectrophotometrie et par spectroscopie de deflexion photothermique (pds). Les films stchiometriques deposes avec une faible quantite d'hydrogene dans la decharge et une temperature de depot de l'ordre de 100c presentent les valeurs suivantes: energie d'activation 0,57 ev; gap optique 1,25 ev; energie d'urbach de 82 a 100 mev. Une tentative de dopage est realisee et les raisons pouvant expliquer l'absence de dopage dans le gaas amorphe sont developpees

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Ursu, Cristian. "Caractérisation par méthodes optiques et électriques du plasma produit par ablation laser." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10005/document.

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Abstract:

Les plasmas transitoires générés par ablation laser à haute fluence sont des phénomènes complexes impliquant une multitude de processus, comme l’absorption de la radiation optique dans la matière, l’augmentation de température et les transitions de phase dues au transfert d’énergie, l’hydrodynamique du gaz en expansion, les interactions électriques entre les particules chargées, ou l’interaction du rayonnement laser avec le plasma créé. Une compréhension la plus complète possible de ce phénomène est nécessaire tant du point de vue fondamental, que par rapport à la caractérisation de matériaux à fort potentiel technologique soumis à des flux d’énergie intenses.Afin d’accéder à une telle compréhension, nous avons développé une approche multi-diagnostics, en mettant en œuvre des techniques optiques et électriques : imagerie par caméra intensifiée rapide, spectroscopie optique d’émission résolue spatialement et temporellement, spectroscopie d’absorption par diode laser, sonde de Langmuir. Ces techniques ont été appliquées à la caractérisation des plasmas générés par ablation laser en régime nanoseconde à différentes longueurs d’onde sur des matériaux allant des plus simples (Al, Cu) aux plus complexes (céramiques, verres chalcogénures, ferromagnétiques). Les principaux résultats obtenus ont été la mise en évidence d’un processus de fractionnement du plasma en deux structures, et la caractérisation cinétique et énergétique des constituants de ces structures. Ces résultats trouvent un intérêt fondamental (développement d’un modèle hydrodynamique fractal) et appliqué (investigation du phénomène d’érosion dans les propulseurs spatiaux à plasma, dépôt de couches minces)
The transient plasmas generated by high-fluence laser ablation are complex phenomena involving multiple processes, as optical radiation absorption by the matter, temperature increase and phase transitions generated by the energy transfer, expanding gas hydrodynamics, electrical interactions between the charged particles, or the interaction of the laser radiation with the generated plasma. A most complete understanding of this phenomenon is therefore necessary from the fundamental point of view, but also for characterizing the behavior of high technological potential materials under intense irradiation. We have developed a multi-diagnostic approach, based on optical and electrical techniques: fast ICCD camera imaging, space- and time-resolved optical emission spectroscopy, diode laser absorption spectroscopy, Langmuir probe. These techniques have been used to characterize plasmas generated by nanosecond laser ablation of various samples, from simple Al and Cu metals, to more complicated ceramics, chalcogenide glasses or ferromagnetics. The main results have been the observation of the plasma splitting in two structures and the kinetic and energetic characterization of their constituents. These results present fundamental (development of a fractal hydrodynamic model) and applied (erosion of dielectric walls in space plasma thrusters, pulsed laser deposition of thin films) interest

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Landry, Annie-Kim. "Étude des propriétés optiques et électriques dans les verres P₂O₅-Na₂O-Nb₂O₅ en vue de leur intégration dans des systèmes de détection de gaz à haute température." Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28147.

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Abstract:

L’incorporation d’oxyde de niobium, un métal de transition à valence multiple, dans des verres de phosphates permettrait leur intégration dans des systèmes de détection de gaz à haute température puisqu’ils présentent des propriétés optiques et électriques modulables en fonction de la température et de l’atmosphère. Dans le cadre de cette maîtrise, les verres (60-x)P₂O₅-xNa₂O-40Nb₂O₅ où x = 23, 27, 30 et 33 %mol ont été étudiés afin d’évaluer l’influence de la composition et de la température sur l’état d’oxydation du niobium. Sous forme d’oxyde, le niobium se retrouve généralement dans un état d’oxydation Nb(V) de forme Nb₂O₅, un composé incolore. Lorsque l’oxyde de niobium est réduit partiellement, il se retrouve sous forme NbO₂ d’état d’oxydation Nb(IV) qui présente une coloration bleu-noir. Les verres ont été traités thermiquement sous air et sous atmosphère partielle d’hydrogène (90Ar/10H₂) entre 450 et 630 °C. Les propriétés optiques ont été mesurées par spectrophotométrie UV-visible et permettent d’observer une large bande d’absorption dans le domaine du visible jusqu’au proche infrarouge suite aux traitements thermiques réducteurs. Une analyse de Résonance Paramagnétique Électronique (RPE) permet de révéler la présence d’espèces Nb⁴⁺ responsables de la coloration bleu-noir des verres. Les analyses Raman démontrent que le niobium se retrouve en sites octaédriques NbO₆ pour toutes les compositions et qu’une diminution de la concentration en ions Na⁺ permet d’augmenter le nombre d’oxygènes pontants et favorise ainsi la réduction du niobium. De plus, les verres présentent une conductivité électrique mixte ionique-électronique entre 10⁻¹⁰ et 10⁻³ S·cm⁻¹ sur une gamme de températures entre 25 et 575 °C. La conductivité ionique est due à la mobilité des ions Na⁺ dans le réseau vitreux et est plus importante lorsque la concentration de ce porteur de charge augmente. La conductivité électronique est due à la présence d’espèces Nb⁵⁺ et Nb⁴⁺. La coloration bleu foncé des verres ainsi que la conductivité électronique peuvent être expliquées par des phénomènes de transfert de charge soit respectivement le transfert de charge d’intervalence et le saut de petit polaron. Finalement, des analyses DRX, DSC, de densité, d’indice de réfraction et d’analyse thermogravimétrique (ATG) ont aussi été effectuées sur ces verres.
The incorporation of niobium oxide, a mixed valency transition metal, in phosphate glasses would allow their integration in high temperature gas detection systems because they have optical and electrical properties that can be modulated according to the temperature and the atmosphere. In this study, the glasses (60-x)P₂O₅-xNa₂O-40Nb₂O₅ where x = 23, 27, 30 and 33 mol% were studied to evaluate the influence of the composition and the temperature on the oxidation state of niobium. In the oxide form, niobium is generally found in an oxidation state Nb(V) of composition Nb₂O₅, a colorless compound. When the niobium oxide is reduced, it is found in NbO2 composition with Nb(IV) oxidation state, which exhibits a dark-blue coloration. The glasses were heat-treated in air and hydrogenated atmosphere (90Ar/10H₂) between 450 and 630 °C. The transmittance properties were measured by UV-visible spectrophotometry resulting in a broad absorption band in the visible range up to the near-infrared following reductive thermal treatments. Electron paramagnetic resonance analysis revealed the presence of Nb⁴⁺ species responsible for the dark-blue coloration of glasses. Raman analyzes show that niobium is found in octahedral sites NbO₆ for all the compositions and a decrease in Na⁺ ions makes it possible to increase the number of bridging oxygens and thus favors the reduction of niobium. In addition, the glasses have a mixed electrical ion-electron conductivity between 10⁻¹⁰ and 10⁻³ S·cm⁻¹ over a temperature range between 25 and 575 °C. The ionic conductivity is due to the mobility of the Na⁺ ions in the vitreous lattice and is more important when the concentration of this charge carrier increases. Electronic conductivity is due to the presence of Nb⁵⁺ and Nb⁴⁺ species. The dark-blue coloration of the glasses and the electronic conductivity can be explained by interatomic charge transfer phenomenons, respectively know as intervalence charge transfer and the small polaron hopping. Moreover, XRD, DSC, density, refractive index and TGA analyzes were also performed on theses glasses.

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Karraï, Khaled. "Etude de propriétés magnéto-optiques des hétérostructures de semiconducteurs III-V par spectroscopie submillimétrique." Grenoble 1, 1987. http://www.theses.fr/1987GRE10127.

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Abstract:

Interpretation des resultats experimentaux par un modele de transmission optique en presence de champ magnetique externe, developpe dans le formalisme de la fonction reponse; mise en evidence de l'absence d'interaction electron-phonon to etrange et d'une interpretation satisfaisante sans recours a l'interaction electron-phonon lo, indiquant l'importance de l'effet ecran dans la theorie de l'effet polaron resonnant. Etude de l'interaction spin-orbite induite par le champ electrique existant a l'interface; calcul des regles de selection des transitions entre niveaux de landau dans les differentes configurations magnetooptiques, differences par rapport aux semiconducteurs massifs

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Dur, Daniel. "Analyse de l'émission infrarouge lointain de structures à base de semiconducteurs. Réalisation d'un spectromètre infrarouge lointain à transmission résonance cyclotron dans des hétérostructures III-V." Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20049.

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Abstract:

Nous presentons certaines techniques de spectroscopie de structures a base de semiconducteurs dans le domaine de l'extreme infrarouge lointain (irl): spectroscopie de la luminescence irl generee par excitation electrique avec detection selective par photoconducteur semiconducteur ajustable en energie par le champ magnetique. Spectroscopie de transmission irl basee sur des sources a resonance cyclotron et detection large bande par photoconducteur semiconducteur. Nous proposons une nouvelle technique d'analyse de la luminescence irl des semiconducteurs par filtre selectif semiconducteur ajustable en energie par le champ magnetique base sur la resonance cyclotron avec detection large bande. Nous appliquons entre autre ces outils a l'etude d'etats d'impuretes hydrogenoides et a la resonance cyclotron dans des structures a puits quantiques. Nous nous interessons principalement a la non-parabolicite dans les heterojonctions gaas/gaalas. Pour cela nous etudions le comportement de la masse effective electronique m* en fonction de la densite de porteurs n#s et en fonction du champ magnetique par experiences d'optique et de transport. Les resultats sont interpretes dans le cadre d'une theorie introduisant la quantification electrique et magnetique dans l'equation de schrodinger non-parabolique

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Ramade, Julien. "Spectroscopie optique et microscopie électronique environnementale de nanoparticules Ag-In et Ag-Fe en présence de gaz réactifs." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1221/document.

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Abstract:

Les nanoparticules (NPs) bimétalliques présentent des propriétés catalytiques très intéressantes qui justifient leur utilisation dans des procédés industriels de catalyse hétérogène. Leur structure (chimique, géométrique, électronique) est néanmoins susceptible d’évoluer dans des conditions environnementales réelles et modifier leurs propriétés. L’objectif de cette thèse pluridisciplinaire est de suivre la réactivité de ces NPs en atmosphère réactive contrôlée. Pour cela, on a développé un dispositif de spectroscopie in situ à modulation spatiale afin de suivre l’évolution de la structure sur une grande population de NPs via l’étude de leur résonance du plasmon de surface (RPS) localisée. Ces observations ont été couplées avec une approche locale (NPs individuelles) par microscopie électronique à transmission environnemental (MET-E). La MET-E a permis de révéler des effets de composition et d’environnement sur la structure chimique de NPs Ag-In. Des alliages stables pauvres en indium se forment, puis une coquille d’oxyde d’indium dont l’épaisseur augmente avec la concentration atomique d’indium. D’autre part, des domaines de structures stables (coeur@coquille, Janus, système réduit) ont été mis en évidence selon les conditions locales de température et de pression d’hydrogène. Enfin, l’oxydo-réduction de NPs Ag-Fe a été suivie in situ via l’étude de leur RPS. La MET, la plasmonique environnementale et les nombreuses simulations (réponse optique, simulations Monte-Carlo) suggèrent une ségrégation du fer et de l’argent avec une surface enrichie en argent. L’oxydation semble induire la diffusion du fer en surface, directement suivie de la formation de magnétite (Fe3O4)
Bimetallic nanoparticles (NPs) are known to present interesting catalytic properties justifying their use in several industrial processes in the domain of heterogeneous catalysis. However, their (chemical, geometrical, electronical) structure may evolve under realistic reactive atmosphere, involving a modification of their properties. In this multidisciplinary work, the aim is focused on the surface reactivity monitoring of these NPs under controlled gaseous environment. For this purpose, we developed an in situ spectrophotometer based on spatial modulation to monitor the structure evolution of a large assembly of NPs through the study of their localized surface plasmon resonance (LSPR). This global approach has been coupled with a more local approach by environmental transmission electronic microscopy (E-TEM). E-TEM observations have shown both composition and environmental effects on the chemical structure of Ag-In NPs. This structure evolves from a stable low-enriched indium alloy to a core@shell configuration with a shell composed of indium oxide as the indium atomic concentration increases. Furthermore, stable structure (core@shell, Janus, reduced system) domains were evidenced under reducing atmosphere, depending on the temperature and hydrogen pressure. Lastly, Ag-Fe NP oxido-reduction was monitored on the new setup through LSPR modifications. MET observations, environmental plasmonics and simulations (optical response, Monte-Carlo simulations) suggest that these metals are initially segregated, with an enriched-silver surface. The exposure to an oxidative atmosphere seems to induce the diffusion of iron onto the surface, followed by the formation of magnetite (Fe3O4)

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Vu, Thi Mai. "Etude des couches minces du système ternaire Ge-Se-Te et fabrication de composants d'optique intégrée IR, briques de base de micro-capteurs optiques de gaz." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20098/document.

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Abstract:

Dans un contexte où les besoins en capteurs de gaz sont de plus en plus importants, en particulier pour la métrologie de l'environnement, il est proposé dans ce travail la réalisation de guides d'onde droits, de guides spirales, de jonctions Y,…, éléments indispensables pour la fabrication de micro-capteurs optiques infrarouges. La réalisation de ces différents éléments, par empilement et gravure de couches amorphes du système ternaire Ge-Se-Te, a nécessité en premier lieu l'étude du dit système. Des couches minces Ge-Se-Te de compositions très différentes ont été déposées par co-évaporation thermique, puis caractérisées en termes d'homogénéité, stabilité thermique, gap optique et indice de réfraction. L'évolution des propriétés en fonction de la composition a ensuite permis de mettre en évidence un domaine de compositions du système Ge-Se-Te particulièrement attractif : dans ce domaine, correspondant aux compositions riches en sélénium (plus de 55 % atomique) et contenant entre 20 et 30 % de germanium, les couches sont en effet monophasées, caractérisées par des températures de transition vitreuse élevées, une grande stabilité thermique, et un domaine de transparence s'étendant de 1 à 16 µm environ. Dans ce domaine de compositions, deux d'entre elles ont été choisies, Ge25Te10Se65 et Ge25Te20Se55, et utilisées pour fabriquer différents circuits d'optique intégrée. Les éléments les plus simples, à savoir des guides d'onde canaux, ont été réalisés en déposant successivement deux couches (Ge25Te10Se65 puis Ge25Te20Se55) sur un substrat silicium, puis en modifiant la géométrie de la couche supérieure d'indice de réfraction plus élevé par usinage ionique, de sorte à obtenir un confinement bidimensionnel de la lumière. Les pertes de propagation de ces guides ont été estimées à 1 dB.cm-1 à la longueur d'onde 1,55 µm. D'autres éléments plus complexes ont ensuite été fabriqués : des guides d'onde courbes pour lesquels les propriétés de guidage ont été obtenues quel que soit le rayon de courbure, des guides spirales ayant donné lieu à un bon guidage de la lumière, des jonctions Y caractérisées par une division satisfaisante de l'intensité lumineuse, ainsi que des interféromètres de type Mach-Zehnder en sortie desquels la lumière a été correctement recombinée
In a context where the needs for gas sensors are increasingly important, especially for environmental metrology, it is proposed in this work to achieve straight waveguides, spirals, Y-junctions, ..., elements essential for the fabrication of infrared optical micro-sensors. The realization of these elements, by stacking and etching of amorphous thin films from the Ge-Se-Te ternary system, first required the study of this system. Ge-Se-Te thin films of very different compositions were deposited by thermal co-evaporation and characterized in terms of uniformity, thermal stability, optical band gap and refractive index. The evolution of the film properties with the composition was then used to highlight a particularly attractive area of compositions in the Ge-Se-Te system: in this domain, corresponding to compositions rich in Se (more than 55 atomic %) and containing between 20 and 30 atomic % in Ge, the layers are indeed single-phase, characterized by high glass transition temperatures, high thermal stability, and a transparency window extending from 1 to about 16 microns. In this composition region, two of them were selected, Ge25Te10Se65 and Ge25Te20Se55, and used to realize different integrated optics circuits. The simplest elements, which are channel waveguides, were made by depositing successively two layers (Ge25Te10Se65 then Ge25Te20Se55) on a silicon substrate, and then by modifying the geometry of the higher refractive index top layer by ion beam etching, so as to obtain a two-dimensional confinement of light. Propagation losses of these straight waveguides were estimated at 1 dB.cm-1 at the 1.55 µm wavelength. Other more complex elements were then fabricated: S-bent waveguides for which the guiding properties were obtained whatever the curvature radius, operational spiral waveguides, Y-junctions able of a satisfactory division of the light intensity, and Mach-Zehnder interferometers at the output of which the light was successfully recombined

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Farhaoui, Amira. "Les oxynitrures de silicium déposés par pulvérisation en gaz réactif pulsé pour des dispositifs antireflets à gradient d'indice de réfraction." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22711/document.

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Abstract:

Le système antireflet (SAR) est d‟une grande importance pour les cellules photovoltaïques (PV), surtout pour celles de deuxième génération à base de couches minces. Au cours de ce travail de thèse, nous avons cherché à réaliser un SAR à la fois efficace et répondant aux critères de l‟industrie PV en termes de coût de production et de facilité de mise en oeuvre. Pour cela, nous avons particulièrement étudié le dépôt d‟oxynitrures de silicium (SiOxNy), comme élément de base de ces dispositifs. Les films sont élaborés par pulvérisation cathodique réactive radiofréquence à effet magnétron. Notre volonté a été d‟étudier à la fois le procédé de dépôt, les matériaux obtenus ainsi que la formation de dispositifs fonctionnels. Nous avons tout d‟abord présenté les deux voies d‟élaboration des couches minces de SiOxNy: par procédé conventionnel (PC) où les gaz réactifs ne sont pas pulsés, puis par le procédé de gaz réactif pulsé (PGRP). Nous avons aussi croisé une étude expérimentale par Spectroscopie d‟Emission Optique (SEO) et une modélisation du procédé afin de mieux appréhender les interactions des gaz réactifs avec la cible et leur effet sur le procédé. En parallèle, des dépôts ont été réalisés afin de vérifier la capacité de chacune des deux techniques à déposer des SiOxNy avec une gamme variable de compositions. Nous avons ensuite étudié l‟effet des paramètres de pulse de la méthode PGRP à la fois sur la structure, mais aussi sur les propriétés optiques et électriques des couches minces de SiOxNy. Nous avons cherché ici à valider le lien entre structure et indices de réfraction pour ces films. Enfin, pour réaliser un dispositif AR fonctionnel, des systèmes AR ont été tout d‟abord simulés avec un programme de calcul électromagnétique et optimisés grâce à un algorithme génétique. Les systèmes optimisés ont été ensuite déposés et caractérisés. Une réflectivité moyenne (entre 400 et 900 nm) inférieure à 5 % a ainsi été obtenue
Antireflective systems (ARS) are of great importance for photovoltaic (PV) cells, especially those of second generation based on thin layers. In this work, we have been looking for achieving an ARS not only efficient but also meeting the criteria of the PV industry in terms of production cost and ease of implementation. For this, we particularly studied the deposition of silicon oxynitrides (SiOxNy), as the base materials of these devices. Films were deposited by cathodic reactive radiofrequency sputtering with a magnetron effect. We desired to study not only the deposition process, the obtained materials but also the realization of functional devices. We firstly presented two routes of SiOxNy thin films deposition: by the Conventional Process (CP) where the reactive gases are not pulsed, and by the Reactive Gas Pulsing Process (RGPP). We also combined an experimental study by Optical Emission Spectroscopy (SEO) and process modeling to better understand the reactive gases interactions with the target and their effect on the process. Simultaneously, films depositions were realized to check the potential of each technique to obtain a wide range of silicon oxinitrides composition.Then, we studied the effect of pulse parameters with the RGPP on the structure and also on the optical and electrical properties of SiOxNy thin films. We aimed here to confirm the link between structure and refractive indices for these films. Finally, to achieve a functional AR device, AR systems were firstly simulated with an electromagnetic calculation program and optimized using a genetic algorithm. The optimized systems were then deposited and characterized. An average reflectivity (between 400 and 900 nm) less than 5% was thus reached

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Dutraive, Marie-Sophie. "Etude des propriétés électriques du dioxyde d'étain. Nature des défauts et influence du mode d'élaboration." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00842723.

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Abstract:

Ce travail de thèse sur le dioxyde d'étain a permis de mettre en évidence les liens qui peuvent exister entre les défauts du matériau (défauts intrinsèques ou de surface) et la conductivité électrique. Pour cela, nous avons tout d'abord étudié l'évolution de la texture et de la morphologie en fonction de la température de calcination. Puis, pour différentes températures de frittage des échantillons de SnO₂, nous avons étudié les variations de conductivité électrique en fonction de la température de mesure, sous différentes atmosphères gazeuses. Cette étude est poursuivie par des mesures de conductivité, dans des conditions isothermes, et sous pressions de gaz rigoureusement controlées (O₂, H₂O,) à l'aide d'un système de mesure développé spécialement. Ceci nous permet, apres l'étude expérimentale des espèces adsorbées en surface et des propriétés catalytiques du SnO₂ envers l'éthanol, le monoxyde de carbone et le méthane, d'aborder les défauts de ce matériau et la modélisation des phénomènes observés. Nous avons proposé deux types de modélisation pour interpréter les variations de conductivité observées (lois de pression). Le premier modèle tient compte des défauts intrinsèques du SnO₂. Le second modèle, développé par un aspect cinétique, intègre les défauts de surface (espèces adsorbées). Ces modèles sont ensuite moyennés par la prise en compte de la texture du dioxyde d'étain.

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Tchoulfian, Pierre. "Propriétés électriques, optiques et électro-optiques de microfils GaN pour la réalisation de LEDs." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GRENT013.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la caractérisation à l'échelle du fil unique des propriétés de fils GaN de taille micronique (µfil), en vue du développement d'une technologie de diodes électroluminescentes (LEDs) à base d'une assemblée de µfils GaN crûs par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques. Chaque µfil est lui-même une LED constituée d'un cœur de type n et d'une coquille de type p, entre lesquels est insérée une zone active composée de multi-puits quantiques InGaN/GaN. En premier lieu, les propriétés électriques des différentes régions du cœur de type n ont été analysées par des mesures de résistivité à l'échelle du fil unique. Le µfil GaN:Si fortement dopé possède une conductivité électrique jamais rapportée dans le cas de couches planaires comparables. Une approche originale combinant une mesure de résistivité et de propriétés thermoélectriques a alors été développée pour séparer les contributions de la densité d'électrons et de leur mobilité à température ambiante dans ces µfils. Des mesures optiques résolues spatialement de cathodoluminescence (CL) et µRaman confirment ces valeurs de densités d'électrons. Une seconde partie détaille une étude résolue spatialement des jonctions p-n cœur-coquille par des techniques à base d'un faisceau électronique. Sur un µfil clivé, la jonction tridimensionnelle (axiale et radiale) existante dans ces structures est mise en évidence par une cartographie du champ électrique (courant induit par faisceau électronique, EBIC) ou du potentiel électrostatique (contraste de tension des électrons secondaires). Ces techniques renseignent alors sur les niveaux de dopage donneur et accepteur et les longueurs de diffusion des porteurs minoritaires à proximité de la jonction. La cartographie EBIC décrit également l'état d'activation des dopants Mg dans la coquille p-GaN:Mg. Finalement, la combinaison de mesures EBIC et CL avec une étude des propriétés électro-optiques d'un µfil LED, fournit des voies d'optimisation pour la réalisation de LEDs à base de µfils plus efficaces
This thesis deals with the characterization of GaN microwires (µwires) at the single wire level,toward the development of a light-emitting diode (LED) technology based on an ensemble of standing GaN µwires grown by metal organic vapour phase epitaxy. Each µwire is actually an LED consisting of an n-type core and a p-type shell, between which an InGaN/GaN multiquantum well active region is inserted. First, the electrical properties of the different parts of the n-type core were determined using resistivity measurements at the single wire level. The GaN:Si µwire exhibits conductivity values never reported by the planar layer counterparts. An original technique combining resistivity and thermoelectric measurements was developed to infer the electron density and mobility in these µwires. Spatially resolved optical measurements such as cathodoluminescence (CL) and µRaman confirmed the electron density values. The second part describes a spatially resolved study of the core-shell p-n junction using electron beam probing techniques. On a cleaved wire, the tridimensional (axial and radial) junction was highlighted by mapping the electric field (electron beam induced current, EBIC) or the electrostatic potential (secondary electron voltage contrast). These techniques yielded the donor and acceptor doping levels as well as the minority carriers diffusion lengths in the vicinity of the junction. EBIC mapping also provided the activation state of Mg dopants in the p-GaN:Mg shell. Finally, a study of the electro-optical properties of a single µwire LED, combined with EBIC and CL measurements, paves the way to the fabrication of more efficient µwire-based LED

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El-Yadouni, Abderrazzak. "Étude par optique guidée des propriétés optiques linéaires et non linéaires de couches minces de semi-conducteurs à grand gap." Metz, 2002. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2002/El_Yadouni.Abderrazak.SMZ0228.pdf.

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Abstract:

Les guides d'onde sous forme de couches minces déposées sur des substrats d'indice faible présentent l'avantage d'être compatible avec la technologie Si déjà existante, pour développer des composants optoélectroniques intégrés. C'est dans ce contexte que nous avons étudié les propriétés optiques des couches minces de semi-conducteurs à grand gap du type h-BN, nous avons utilisé principalement la spectroscopie des lignes noires. Dans le cas des couches minces de h-BN, nous avons étudié l'influence de la durée de dépot et de la puissance de plasma. En plus, pour obtenir des couches de h-BN bien orientées il faut utiliser des puissances de plasma faible (<500 W) ou élevées (>500 W). Ces résultats ont été confirmés par une étude en utilisant la spectroscopie IR.

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Guénaud, Charles. "Etudes des propriétés optiques de semiconducteurs à grand gap : puits ZnSe/ZnCdSe et couches minces de GaN." Paris 6, 1999. http://www.theses.fr/1999PA066224.

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Sanchez, Sandrine. "Croissance par M. O. V. P. E. Et caractérisation d'hétérostructures ZnCdSe à gradient d'indice et à confinement séparé." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20085.

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Abstract:

Ce memoire est consacre a la croissance par m. O. V. P. E de structures grin-sch-sqw. Grin-sch signifiant gradient index separate confinement heterostructure, a savoir heterostructure a gradient d'indice et a confinement separe. Sqw signifie single quantum well (simple puits quantique). Apres quelques generalites sur les lasers et sur le fonctionnement des lasers a semi-conducteur, j'expose l'interet pour la realisation d'un laser bleu base sur les semi-conducteurs ii-vi a grand gap ou l'inversion de population est obtenue par un faisceau d'electrons incident (pompage par micropointes a emission de champs). La technologie du pompage electronique necessite la realisation d'une structure grin-sch basee sur les materiaux semi-conducteurs ii/vi binaires et ternaires znse - zncdse et znsse. L'optimisation de la forme de cette structure grin-sch est realisee par la modelisation du guidage optique. Dans ce memoire on trouvera la comparaison entre trois types de structures grin-sch : les deux premiers ont la meme forme mais sont realises a partir de differents precurseurs du cadmium. Le troisieme type de structure est optimise d'apres les calculs theoriques de confinement optique.

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Renard, Julien. "Propriétés optiques de boites quantiques et nanofils à base de GaN." Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10145.

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Abstract:

Nous avons étudié par diverses techniques de photoluminescence les propriétés optiques d'hétérostructures à base de composés III-N de structure wurtzite. Des expériences de photoluminescence résolues en polarisation nous ont permis de mettre en évidence l'influence des contraintes et du confinement sur la structure de bande d'une hétérostructure. L'étude de boites quantiques unique GaN/AIN a pu être réalisée sur un système original: une boite quantique comme tranche d'un nanofil. Ce nouveau système nous a ainsi permis d'identifier les émissions de l'ex ci ton et du biexciton. Nous avons également démontré le caractère d'émetteur de photon unique d'une boîte quantique insérée dans un nanofil grâce à une expérience de corrélation de photon fonctionnant dans l'ultraviolet. Nous nous sommes également intéressés aux propriétés optiques de microdisques III-N et avons mesuré des facteurs de qualité atteignant 11000, ouvrant la porte à l'étude de l'effet Purcell dans ces structures. Finalement nous nous sommes penchés sur la dynamique des porteurs et du spin dans les hétérostructures GaN/AIN. Les boîtes quantiques se révèlent extrêmement efficaces pour éviter les recombinaisons non radiatives, les temps de déclin de la luminescence étant indépendants de la température même pour des boites présentant des déclins de l'ordre de la microseconde. Les boites quantiques semblent aussi être très efficientes pour supprimer les effets de diffusion sur le spin d'un exciton localisé. En effet des expériences d'alignement optique en pompage quasi résonnant nous ont permis de montrer que la polarisation induite était conservée sur la durée de vie de l'ex ci ton et ce jusqu'à température ambiante
We studied the optical properties of wurtzite III-N heterostructures by means of various photoluminescence methods. Polarization resolved photoluminescence experiments allowed us to probe the combined effects of strain and confinement on the band structure of an heterostructure. We managed to perform the study of single GaN/AIN quantum dots on and original system: a quantum dot as a slice of a nanowire. This new system allowed us to identify the exciton and biexciton recombination. We also demonstrated that this structure behave as a single photon source thanks to a correlation experiment performed in the UV. We also studied the optical properties of III-N microdisks and measured quality factors up to 11000, which is promising to demonstrate the Purcell effect. Finally, we studied the carrier and spin dynamics in GaN/AIN heterostructures. The quantum dots are very efficient to inhibit the non radiative recombinations. The decay times are indeed not sensitive to temperature, ev en for lifetimes in the micro second range. The quantum dots seem also to be very effective to reduce the spin scattering mechanisms for a localized exciton. Optical alignment experiments, performed under quasiresonnant excitation, allowed us to show that the induced polarization was conserved on the lifetime of the exciton up to room temperature

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Allogho, Guy-Germain. "Elaboration par E. P. V. O. M. D'un photodétecteur à Ga1-XInXSb et Ga1-XAsYSb1-Y pour télécommunications à plus de deux micromètres." Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20104.

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Abstract:

Ce travail a pour but la realisation de detecteurs a base de galnassb pour telecommunications par fibres optiques fonctionnant a plus de 2 micrometres. Ce memoire presente d'abord la source laser utilisee pour une transmission optique a ces longueurs d'ondes. La methode d'elaboration (e. P. V. O. M. ) est presentee et les alliages iii v ternaires ga#1#-#xin#xsb et quaternaires ga#1#-#xin#xas#ysb#1#-#y ont ete epitaxtes par cette methode. Les performances des dispositifs ainsi obtenus sur gasb ont ete mises en evidence par des caracterisations optiques et electriques incluant une etude preliminaire du bruit du detecteur. Enfin, une ligne de transmission optique non fibree a ete realisee a 2,2 micrometres comportant une source laser a double heterostructure gaalassb/gainassb (emettant a 80k) et un detecteur a homojonction a gainassb fonctionnant a 300 k

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Hassen, Fredj. "Etude par pompage optique des puits quantiques contraints Ga1-xInxAs/GaAs." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0007.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'etude, par pompage optique, de la structure electronique des puits quantiques (pq) contraints ga#1#-#xin#xas/gaas. Ce memoire est constitue de deux parties: la premiere est une etude theorique de la structure de bandes des pq contraints (energie de confinement et fonction d'onde correspondante). La deuxieme est l'etude experimentale de ces pq. On a mis en evidence la relaxation incomplete du spin des trous. Le taux de polarisation de la luminescence est un caractere intrinseque de chaque puits. On a formule un critere pour l'identification de la delocalisation des trous legers. On a introduit les effets de la segregation superficielle d'indium dans un modele de calcul pour identifier les differentes raies observees dans des puits etroits (lw<5nm) et expliquer l'existence des transitions interdites dans les puits larges (lw!0nm). On a remarque aussi que la desorientation du substrat ameliore la qualite optique des puits. La relaxation du spin des trous pourrait etre due a l'interaction avec les phonons acoustiques via le potentiel piezo-electrique. Le changement de signe du taux de la polarisation, p(b), en fonction du champ magnetique, b, pourrait etre du a un processus de recombinaison en cascade

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Julier, Michel. "Etudes optiques de GaN et d'InGaN." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20099.

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Abstract:

Le nitrure de gallium, gan, est un semiconducteur iii-v a bande interdite large (3. 5 ev) et directe, utilise dans des dispositifs optoelectroniques avec son alliage ingan. On etudie d'abord les excitons de gan dans une perturbation exterieure : ceci comprend une etude des excitons libres sous champ magnetique (mesure de l'eclatement zeeman) par reflectivite sous champ magnetique avec un systeme de modulation de la polarisation. Ensuite vient une etude du gan sous une contrainte uniaxiale due au substrat, qui permet d'estimer la constante d'interaction d'echange de spin electron-trou dans les excitons. Cette these decrit ensuite des experiences de photoluminescence resolue en temps dans gan contenant des dopants (non intentionnels) et dans des structures avec l'alliage ingan. On s'interesse d'abord a la bande des paires donneur-accepteur (a 3. 2 ev), dont le comportement est explique par une theorie simple. Enfin, des puits quantiques multiples de ingan dans gan sont etudies, egalement par photoluminescence resolue en temps, y compris en controlant la polarisation lumineuse afin d'observer la relaxation de spin. Les differents (nombreux) phenomenes intervenant dans le probleme, dont les champs electriques dans les puits quantiques, sont consideres et, autant que possible, leur role respectif est determine.

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Fouillant, Segura Catherine. "Lasers à injection à Ga0. 88In0. 12As0. 10Sb0. 90." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20218.

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Abstract:

Des doubles heterostructures lasers ga0. 88in0. 12as0. 10sb0. 90/a10. 47 ga0. 53as0. 04sb0. 96 emettant vers 2 micrometres ont ete preparees par epitaxie en phase liquide et caracterisees. Elles ont fourni des courants de seuil d'environ 1,5 ka/cm2, des puissances optiques de 50 mw/face, des rendements quantiques de 20%. Les principaux parametres physiques (photo luminescence, durees de vie, coefficients auger, gain optique) ont ete analyses. Une modelisation des performances ultimes de ces doubles heterostructures lasers a ete effectuee

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Camacho, Mojica Dulce. "Modélisation des propriétés structurales, électroniques et optiques des nanofils de nitrures GaN/AlN." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00595868.

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Abstract:

Nous avons modélisé les propriétés structurales et électroniques d'hétérostructures de nanofils de nitrures GaN/AlN à l'aide de méthodes de simulation atomistiques. Nous avons tout d'abord construit un champ de forces " à la Keating "' pour les matériaux wurtzite afin de calculer les positions atomiques et la distribution des contraintes dans ces hétérostructures. Grâce à ce modèle, nous avons pu suggérer la présence ou confirmer l'absence de dislocations dans différentes hétérostructures de nanofils GaN/AlN caractérisées expérimentalement par microscopie électronique et diffraction de rayons X. Nous avons ensuite étudié les propriétés électroniques et optiques de ces nanostructures avec la méthode des liaisons fortes. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'effet des champs électriques internes sur les nanofils GaN/AlN. Les expériences de spectroscopie optique ont en effet mis en évidence un important décalage vers le rouge (effet Stark confiné) des raies de luminescence de ces fils, consécutif à la séparation des électrons et des trous par les champs pyro- et piezoélectriques. Ce décalage est toutefois inférieur à celui mesuré sur des puits et des boîtes de dimensions équivalentes. Pour l'expliquer, nous avons montré qu'il était essentiel de tenir compte de l'écrantage du champ électrique par les charges déplacées par celui-ci, et en particulier depuis les états de surface des nanofils. Nous avons notamment proposé un modèle analytique simple pour comprendre les tendances et aider la conception des hétérostructures de nanofils de nitrures.

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Tchounkeu, Magloire. "Etudes des propriétés optiques et physiques de GaN-Al2O3 : caractérisation et effets de contraintes." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20029.

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Abstract:

Le nitrure de gallium est un materiau semiconducteur a grande largeur de bande interdite. Combine avec inn et aln des alliages ternaires associes, il est possible de realiser des dispositifs electroniques et optoelectroniques avances pour applications sous conditions hostiles. Nous utilisons diverses experiences d'optiques, pour etudier et caracteriser le materiau gan epitaxie sur saphir. Nous etudions l'evolution des energies de transitions excitoniques en relation avec la contrainte residuelle dans la couche. Nous determinons les valeurs des parametres de champ cristallin et de couplage spin-orbite pour la bande de valence fondamentale. En etudiant l'influence de la temperature, nous estimons les temperatures de debye et d'einstein.

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Kaoukab-Raji, Jaber. "EPVOM et caractérisation de couches de Ga1-xInx(Asy)Sb1-y pour la photodétection au-delà de 2 micromètresEtude des mécanismes de croissance du Ga1-xInxSb." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20059.

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Abstract:

Apres une etude sur les criteres de choix d'un semiconducteur pour la photodetection dans l'infrarouge, nous justifions le choix du iii-v: gainassb. Dans un premier temps, l'epitaxie par e. P. V. O. M. Suivant la voie dite desaccordee du ga#1##xin#xsb est etudiee: croissance, caracterisations electriques et optiques. Apres le dopage de ce dernier, une homojonction a donne une reponse a une excitation photonique de 2,77 um. Les premiers essais de penetration dans la lacune de miscibilite du gainassb ont ete effectues: le coefficient d'absorption du quaternaire a ete mesure et des compositions en accord de maille ont ete atteintes. D'autre part, en vue de realiser un puits quantique de ga#1##xin#xsb-gasb, le mecanisme de croissance a ete etudie et les parametres de croissance optimises afin d'obtenir une croissance bidimensionnelle

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Tourbot, Gabriel. "Croissance par épitaxie par jets moléculaires et détermination des propriétés structurales et optiques de nanofils InGaN/GaN." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00745125.

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Abstract:

Ce travail a porté sur la croissance par épitaxie par jets moléculaires de nanofils InGaN/GaNsur Si (111).Le dépôt d'InGaN en conditions riches azote sur des nanofi ls GaN pré-existants permet deconserver la structure colonnaire. La morphologie des nanofi ls s'est révélée dépendre fortementdu taux d'indium utilisé dans les fl ux. A faible taux nominal d'indium celui-ci se concentre dansle coeur du fi l, ce qui résulte en une structure coeur-coquille InGaN-GaN spontanée. Malgré letaux d'indium important dans le coeur, la relaxation des contraintes y est entièrement élastique.La luminescence est dominée par des eff ets de localisation de porteurs qui donnent lieu à unebonne tenue en température. Au contraire, à plus fort flux nominal d'indium il y a relaxationplastique des contraintes et aucune séparation de phase n'est observée.L'étude d'insertions InGaN permet de con firmer que, malgré le faible diamètre des nano fils, lacroissance est dominée par la nécessité de relaxation des contraintes, et la nucléation de l'InGaNse fait sous la forme d'un îlot facetté. Il en résulte une incorporation préférentielle de l'indiumau sommet de l'îlot, et donc un gradient radial de composition qui se développe en structurecoeur-coquille spontanée au cours de la croissance.Au contraire, la croissance en conditions riches métal entraîne une croissance latérale trèsimportante, nettement plus marquée dans le cas d'InGaN que de GaN : l'indium en excès a une ffet surfactant qui limite la croissance axiale et favorise la croissance latérale.

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Salomon, Damien. "Croissance, propriétés optiques et intégration d'hétérostructures radiales InGaN/GaN autour de fils auto-assemblés de GaN crûs sur saphir et silicium." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENY052.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la réalisation de diodes électroluminescentes visibles à base de fils de GaN crûs sur Si(111) par épitaxie en phase vapeur de précurseurs organo-métalliques. Nous cherchons en particulier à comprendre les mécanismes de croissance des fils de GaN et les propriétés structurales et optiques de puits quantiques InGaN/GaN cœur/coquille déposés autour de ceux-ci. La croissance de fils orientés le long de l'axe -c sur saphir est dans un premier temps détaillée et expliquée. Nous montrons que l'injection de silane pendant la croissance des fils permet de former une couche de passivation de SiNx autour de ceux-ci. L'arrêt de l'injection de silane après quelques dizaines de secondes ne modifie pas la géométrie fil et ce procédé peut donc être utilisé pour contrôler le positionnement le long du fil de la zone de dépôts des puits quantiques InGaN/GaN. Ce procédé est ensuite transféré sur substrat Si(111) grâce au dépôt préalable d'une fine couche tampon d'AlN sur le substrat. Le dépôt de puits quantiques InGaN/GaN sur les facettes non-polaires m de ces fils et l'influence de différents paramètres de croissance sur leur émission de lumière sont étudiés. Nous montrons notamment l'existence de plusieurs familles des puits quantiques dans les fils dont les longueurs d'onde d'émission ont pu être indexées à l'aide de cartographies de cathodoluminescence. La concentration en indium des puits quantiques déposés a été estimée en comparant les énergies d'émissions des puits à des simulations utilisant la théorie k.p dans l'approximations 8 bandes pour les électrons et les trous et est comprise entre 8 et 24%. Enfin, des structures LED complètes ont été déposées sur les fils de GaN par MOVPE et une électroluminescence bleue à 450 nm à température ambiante est mesurée sur des fils uniques et sur des assemblées de fils sur silicium
This work reports on the realization by metal organic vapor phase epitaxy of visible light emitting diodes based on GaN wires grown on Si(111) with a focus on understanding the wires growth mechanisms and the properties of InGaN/GaN core/shell heterostructures grown around them. First we report the MOVPE growth of –c oriented GaN wires on sapphire. We demonstrate that the injection of silane during the growth induces the formation of a SiNx passivation layer around the GaN wires, preventing the lateral expansion. The silane flow can be stopped after a certain time without modifying the wire geometry. This phenomenon is used to control the position of the InGaN/GaN multiple quantum well shells along the wires. The wire growth on sapphire has then been transferred to silicon substrate thanks to the deposition of a thin AlN buffer layer prior to the wire growth. The deposition of InGaN/GaN core/shell heterostructures on the non-polar m-plane side facets of the wires and the influence of different growth parameters on the light emission properties of the quantum wells are then studied. Several types of quantum wells grown on different facets of the wire surface are observed. These different families emit light at different wavelengths that have been indexed thanks to cathodoluminescence mapping. The indium concentration in the quantum wells deposited is estimated between 8 and 24 %, depending on the growth conditions. This estimation has been made by comparing the emission wavelength of the quantum well to the recombination energy of electrons and wells simulated using the 8x8 band k.p theory for electron and hole masses. Finally, complete LED structures have been deposited on GaN wires by MOVPE and blue electroluminescence at 450 nm has been measured on single wires and assemblies of wires on Si(111)

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Moreaud, Nathanae͏̈l. "Etude et caractérisations des : matériaux semi-conducteurs grand gap 3C-SiC/Si et hétérostructures GaAlN/GaN/GaAlN - matériaux hybrides monophase organiques-inorganiques." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20069.

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Abstract:

Ce travail de recherche s'articule autour de deux themes. Le premier porte sur l'etude de semi-conducteurs a large bande interdite. Les materiaux etudies sont le sic, le gan, le gaaln ainsi que des heterostructures gaaln/gan/gaaln. Le deuxieme porte sur des materiaux hybrides organiques-inorganiques. Les investigations menees sur les couches minces de carbure de silicium (polytype 3c) deposees sur substrats silicium par depot chimique en phase vapeur ont montre la qualite monocristalline des echantillons, ainsi que la faible densite de dislocations des couches tres peu contraintes. L'analyse par spectroscopie de photoluminescence des materiaux constituant les puits quantiques a mis en evidence l'excellente qualite des echantillons de gan et de gaaln elabores par mocvd sur substrat d'alumine. L'etude des proprietes optiques des heterostructures de gaaln/gan/gaaln a conduit a la verification de la presence de forts champs electriques dans les puits quantiques engendres par les effets de polarisation spontanee et piezoelectrique. Il a ete montre que ces phenomenes ont pour consequences de decaler vers le rouge la transition de luminescence correspondant aux puits quantiques pour les epaisseurs superieures a 40 angstroms. La derniere partie de ce travail porte sur les resultats collectes lors de l'etude de materiaux hybrides organiques-inorganiques. Le procede sol-gel permet l'obtention en une seule etape chimique, a temperature ambiante, d'un solide compose d'un ligand organique complexe a un ion lanthanide permettant ainsi, par transfert d'energie du ligand vers l'ion metallique, d'exalter les proprietes de luminescence de ces materiaux.

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Charles, Cédric. "Etude théorique et expérimentale des relations architecture - propriétés optiques de films minces d'oxyde de tungstène pulvérisés par GAD." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01063023.

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Abstract:

Cette thèse participe à l'étude générale et à la compréhension des relations structure- propriétés optiques de couches minces d'oxyde de tungstène, nanostructurées lors de leur dépôt par la technique Glancing Angle Déposition. Cette technique repose sur le contrôle de l'orientation relative du substrat vis à vis de la source de vapeur.[...]

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Tremblay, Ronan. "Propriétés structurales, optiques et électriques de nanostructures et alliages à base de GaP pour la photonique intégrée sur silicium." Thesis, Rennes, INSA, 2018. http://www.theses.fr/2018ISAR0026/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur les propriétés structurales, optiques et électriques de nanostructures et alliages à base de GaP pour la photonique intégrée sur silicium. Parmi les méthodes d’intégration des semi-conducteurs III-V sur Si, l’intérêt de l’approche GaP/Si est tout d’abord discuté. Une étude de la croissance et du dopage de l’AlGaP est présentée afin d’assurer le confinement optique et l’injection électrique dans les structures lasers GaP. Les difficultés d’activation des dopants n sont mises en évidence. Ensuite, les propriétés de photoluminescence des boites quantiques InGaAs/GaP sont étudiées en fonction de la température et de la densité d’excitation. Les transitions optiques mises en jeu sont identifiées comme étant des transitions indirectes de type-I avec les électrons dans les niveaux Xxy et les trous dans les niveaux HH des boites quantiques InGaAs et de type-II avec les électrons dans les niveaux Xz du GaP contraint. Malgré une modification notable de la structure électronique de ces émetteurs, une transition optique directe et type I n’est pas obtenue ce qui reste le verrou majeur pour la promotion d’émetteurs GaP sur Si. La maitrise de l’interface GaP/Si et de l’injection électrique est par ailleurs validée par la démonstration de l’électroluminescence à température ambiante d’une LED GaPN sur Si. Si l’effet laser n’est pas obtenu dans les structures lasers rubans GaP, un possible début de remplissage de la bande Гdans les QDs est discuté. Enfin, l’adéquation des lasers à l’état de l’art avec les critères d’interconnections optiques sur puce est discutée
This PhD work focuses on the structural, optical, electrical properties of GaP-based nanostructures and alloys for integrated photonics on silicon. Amongst the integration approaches of III-V on Si, the interest of GaP/Si is firstly discussed. A study of the growth and the doping of AlGaP used as laser cladding layers (optical confinement and electrical injection) is presented. The activation complexity of n-dopants is highlighted. Then, the photoluminescence properties of InGaAs/GaP quantum dots are investigated as a function of temperature and optical density. The origin of the optical transitions involved are identified as (i) indirect type-I transition between electrons in Xxy states and holes in HH states of quantum dots InGaAs and (ii) indirect type-II with electrons in Xz states of strained GaP. Despite an effective modification in the electronic structure of these emitters, a direct type I optical transition is not demonstrated. This is the major bottleneck in the promotion of GaP based emitters on Si. This said, the control of the GaP/Si interface and electrical injection are confirmed by the demonstration of electroluminescence at room temperature on Si. If no laser effect is obtained in rib laser architectures, a possible beginning of Г band filling in QDs is discussed. Finally, the adequacy of state of the art integrated lasers with the development of on-chip optical interconnects is discussed

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Rosales, Daniel. "Etude des propriétés optiques de nanostructures quantiques semi-polaires et non-polaires à base de nitrure de gallium (GaN)." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS180/document.

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Abstract:

Nous étudions les propriétés optiques de nanostructures (Al,Ga)N/GaN crûes selon diverses orientations cristallographiques. Les orientations concernées sont : le plan non-polaire (1-100) ou plan m ; le plan semi-polaire (1-101) ou plan s ; et le plan semi-polaire (11-22). Dans un premier temps, nous nous consacrons à l'étude de l'anisotropie de la réponse optique de puits quantiques crûs selon les plans m et s. Dans un deuxième temps, nous évaluons les effets de la température sur les propriétés optiques de ces puits quantiques en utilisant la technique de photoluminescence résolue en temps qui permet d'obtenir des informations concernant les phénomènes radiatifs et non-radiatifs. S'agissant des durées de vie radiatives, nous avons mis en évidence la contribution de deux régimes de recombinaison: celui des excitons localisés, lequel est caractérisé par une durée de vie constante; et celui des excitons libres dont la durée de vie croit linéairement avec la température. Pour tous les échantillons que nous avons étudié, le régime d'excitons localisés domine à basse température alors que le régime d'excitons libres domine à haute température. Nous avons ainsi caractérisé la qualité des interfaces des puits quantiques (Al,Ga)N/GaN à partir de la détermination d'un modèle de la densité d'états de localisation. Nous trouvons qu'elle est, dans nos échantillons, encadrée par des valeurs comprises entre 10^11 - 10^12 cm-2. Notre étude montre que les puits orientés (11 22) présente la plus faible densité, et que les puits orientés selon le plan s sont les moins affectés par les phénomènes non-radiatifs. Dans un troisième temps, nous nous sommes intéressés à la caractérisation de nanostructures crûes selon le plan (11-22) pour diverses conditions de croissance. En faisant varier celles-ci, il est possible d'obtenir des boites quantiques, des fils quantiques, ou des puits quantiques. L'étude de la dynamique de recombinaison des excitons dans ces nanostructures (11-22) montre une dépendance en température de la durées de vie radiative en fonction du degré de confinement : constante pour les boîtes quantiques; proportionnelle à racine de T pour les fils ; linéaire pour les puits. Cette étude démontre la richesse de possibilités de nanostructures crûes sur des orientations non-traditionnelles elle mets en perspective de nouvelles études de croissance cristalline de nano-objets pour des applications inédites en optoélectroniques
We study the optical properties of (Al,Ga)N/GaN nanostructures grown along several crystallographic orientations. The involved orientations are: the non-polar (1-100) plane or m-plane; the semi-polar (1-101) or s-plane; and the semi-polar (11-22) plane. First, we focus on the study of the anisotropy of the optical response of quantum wells grown in m- and s-planes. Second, we evaluate the effects of the temperature on optical properties of these quantum wells by extensive utilization of the time-resolved photoluminescence technique. It allows to obtain information regarding the evolution of radiative and non-radiative phenomena with temperature. Concerning radiative decay times, we have discriminated the contributions of two recombination regimes: the recombinations of localized excitons characterized by a constant decay time; and the recombinations of free excitons whose decay time increases linearly with the temperature. For all samples studied here, the regime of recombination of localized excitons dominates at low temperature and the regime of recombination of free excitons dominates at high temperature. In addition, we characterized the quality of (Al,Ga)N/GaN interfaces by the determination of the density of localization states. The values are ranging between 10^11 cm-2 and 10^12 cm-2 in our samples. This study demonstrates that (11-22)-oriented quantum wells exhibit the lowest density, and we find that the optical properties of s-plane oriented wells are the less impacted by the non-radiative phenomena. Third, we concentrated on the characterization of nanostructures grown along (11-22) plane direction under very different growth conditions. By modifying them, it is possible to obtain either quantum dots, or quantum wires or quantum wells. The study of the exciton recombination dynamics in these (11-22)-oriented nanostructures reveals a temperature dependence of radiative decay times correlated with the dimensions of the confining potentials: it is constant for the quantum dots; proportional to square root of T for quantum wires; and linear for quantum wells. This study demonstrates the potentialities of the nanostructures grown on non-traditional orientations for optoelectronic applications

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Hameury, Albert. "Etude des effets de quasi-bidimensionnalité sur les propriétés optiques d'hétérostructures à puits quantiques de GaAs/Ga0. /Al0. 3As." Aix-Marseille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991AIX11363.

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Abstract:

Cette etude est relative aux proprietes optiques, a temperature ambiante, de puits quantiques gaas/ga#0#. #7al#0#. #3as prepares par epitaxie sous jets moleculaires. Les effets de quasi-bidimensionnalite ont ete analyses, via la reflectance en incidence normale, d'une part dans l'ir en bord de bande d'absorption (transitions excitoniques au point gamma de la zone de brillouin) et d'autre part, dans le proche uv (transitions au point l). Pour realiser les mesures de reflectance entre 1. 2 et 3. 6 ev, deux spectrophotometres pilotes par microordinateur ont ete mis au point. Le premier a permis d'effectuer des mesures absolues sur tout le domaine spectral. Le second, necessitant une reference, mais beaucoup plus dispersif, a ete utilise pour resoudre les structures dans le domaine des transitions excitoniques. Des triple-puits et des mono-puits ont ete etudies. Pour ces derniers, il a ete possible, via un traitement mathematique adequat, (analyse de kramers-kronig, programme multicouche et analyse numerique de type newton-raphson) d'extraire la fonction dielectrique epsilon 2 du gaas dans les puits. Les positions energetiques des structures excitoniques ont ete comparees a celles obtenues par photoluminescence sur les memes echantillons et aux resultats d'un calcul faisant appel a un modele simple de puits carre dans l'approximation de la masse effective

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Dai, Yaomin. "Etude des propriétés optiques du système supraconducteur Ba122 à base de fer par spectroscopie infrarouge." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00733150.

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Abstract:

Lorsque des atomes sont assemblés dans un solide, des nouveaux phénomènes surgissent en raison de l'interaction forte entre noyaux et électrons. Par exemple, dans des matériaux anisotropes de faible dimension ou dans des m étaux à forte densité d' états au niveau de Fermi, de densité de spin (SDW) ou de charge (CDW) peuvent se former à basse température. La supraconductivité est présente dans certains matériaux quand il refroidit en dessous d'une température critique. Toutes ces phases peuvent apparaître d'une façon isolée ou coexister avec une autre. Et, dans ce cas, une interaction forte ou de la compétition peut exister entre ces phases. Le mécanisme de formation de ces phases et les relations entre elles sont toujours le centre d'intérêt quand elles sont découvertes dans un nouveau matériau. Ba1−xKxFe2As2 et Ba(Fe1−xCox)2As2 ont été découverts comme une nouvelle famille de supraconducteurs à haute Tc. C'est le système supraconducteur Ba122 à base de fer. Le composé parent de cette famille est BaFe2As2 qui a une transition d'onde de densité de spin à environ 138 K. Lorsque le dopage du composé parent est fait par des trous [Ba1−xKxFe2As2] ou par des électrons [Ba(Fe1−xCox)2As2], le magnétisme est supprimé et la supraconductivité apparaît. Dans une gamme de dopage considérablement large, la phase SDW et la supraconductivité coexistent. Dans ce cas, la symétrie du gap supraconducteur les relations entre les ordres coexistants produisent des phénomènes et des comportements nouveaux. Dans cette thèse, nous avons étudié les propriétés optiques des supraconducteurs à base de fer dopés trous [Ba1−xKxFe2As2] et électrons [Ba(Fe1−xCox)2As2]. Dans les composés dopés optimalement par K ou Co, nous avons trouvé différentes réponses dans la conductivité optique de basse énergie. En comparant les propriétés optiques et les sites de dopage de ces deux échantillons dopés de fa con optimale, nous avons fourni des preuves solides pour une symétrie d'appariement s± dans le système Ba122. Dans le composé sous-dopé Ba0.6K0.4Fe2As2 nous avons observé, en plus du gap SDW et de celui supraconducteur, un plus petit gap à plus faible énergie. Nous avons étudié la dépendance en température et dopage des trois gaps. Avec cela, combinée à une analyse de poids spectral, nous avons conclu que ce gap nouveau partage les mêmes états électroniques que le condensat supraconducteurs. Nous avons interprété ce gap par un scénario de précurseur de la phase supraconductrice. En revanche, la transition SDW diminue les états électroniques disponibles pour le condensat supraconducteur, agissant comme un ordre en compétition à la supraconductivité.

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Schmidt, Martin Peter. "Propriétés physiques des alliages amorphes hydrogénés silicium-carbone." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112251.

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Abstract:

Cette thèse analyse la déposition d'alliages amorphes hydrogénés silicium-carbone par décharge luminescente à radiofréquence dans des mélanges de silane et méthane ainsi que les propriétés optiques et électroniques de ces matériaux. A faible densité de puissance le méthane n'est pas décomposé directement par impact électronique, mais par réaction chimique avec des espèces réactives issues de la décomposition du silane. Ce régime permet la préparation reproductible de matériaux à faible teneur en carbone (< 20 %) ayant une densité d'états (DOS) au niveau de Fermi comparable à celle du a - Si : H standard. Le carbone est incorporé comme groupe méthyle, ce qui n'entraine qu'une faible perturbation de l'ordre local des atomes de silicium, comme montré par spectroscopie photo-électronique et Raman. Lorsque la teneur en méthane de la phase gazeuse approche les 100 %, la vitesse de déposition devient très faible, et la teneur en carbone des couches déposées est limitée à 35 - 40 %. Les propriétés optiques de ces matériaux ne dépendent pratiquement que de la teneur en carbone, contrairement à la déposition à forte puissance. Elles peuvent être représentées par un simple modèle à deux bandes, dans lequel la structure des bandes est caractérisée par un seul paramètre, le gap moyen (gap de Penn). Ce paramètre peut être calculé à partir des courbes de dispersion de l'indice de réfraction. La DOS dans les bandes de valence et de conduction est déduite de spectres d'absorption et d'émission de rayons X. Nos résultats montrent que le gap moyen est proche de la différence en énergie entre les premiers pics de la DOS des bandes de valence et de conduction, et augmente comme celui-ci avec la teneur en carbone. Au-delà d'une teneur en carbone de 20 %, on observe des propriétés optiques anomales qui correspondent à un changement du mode d'incorporation du carbone (incorporation dans le réseau de silicium: Si-CH -Si)
This thesis analyses the deposition of amorphous hydrogenated silicon-carbon thin film alloys from glow-discharge in silan methane mixture. At low power density, methane is not decomposed directly by electron impact, but only by chemicaly reactions with reactive silane species resulting from silane decomposition. This régime allows the reproducible preparation of materials with low carbon content << 20%> with a density of states at the Fermi level comparable to standard a-Si:H. The carbon is incorporated into the the films as methyl group, which perturbs only slightly the local order of silicon atoms, as shown by photoelectron and Raman spectroscopy. When the methane content of the gas phase approaches 100 %, the deposition rate drops, and the carbon content in the films is limited to 35 - 40 %. The optical properties of this materials depend almost exclusively on the carbon content, unlike in the case of high power deposition. They can be represented by a simple two - band model in which the band structure is condensed into one single parameter, the average pag . This parameter can be computed from dispersion curves of the refractive index. The DOS in the conduction and valence band is deduced from X ray absorption and emission spectra. Our results show that the average gap is close to the energy separation between the first peak in the conduction and valence band DOS ; both parameters increase with carbon content. The increase in the optical gap can therefore be associated to a scaling of the whole band-structure. Above 20% of carbon in the solid, deviative properties are found. They correspond to a change in carbon incorporation scheme (network incorporation via Si-CH -Si units)

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Roche, Elissa. "Croissance par HVPE et étude des propriétés optiques de microfils de GaN et de nanofils d'InxGa1-xN en vue de la réalisation de diodes électroluminescentes." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22748/document.

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Abstract:

Ce manuscrit est consacré à la croissance par HVPE et à la spectroscopie optique de nanofils d'InxGa1-xN et de microfils de GaN en vue de la réalisation de diodes électroluminescentes. Les microfils de GaN, épitaxiés par SAG-HVPE, ont été étudiés par micro-réflectivité et micro-photoluminescence. Un lien entre les différences de polarités au sein des fils et leurs propriétés optiques a été mis en évidence. De plus, il a été démontré que les microfils agissent comme des résonateurs optiques dans lesquels une émission stimulée de lumière a été observée. Des reprises de croissance par MOCVD ont permis de révéler le potentiel des microfils pour la réalisation de DELs sous forme d'hétérostructures coeur - coquille. Les nanofils d'InxGa1-xN ont été obtenus pour la première fois à l'Institut Pascal grâce à une étude thermodynamique et une étude expérimentale utilisant GaCl et InCl3 comme précurseurs en éléments III. Une variation de composition en indium de 0 à 100 % le long d'un unique échantillon a été rapportée dans un premier temps. L'optimisation du positionnement des échantillons par rapport à l'arrivée du flux d'indium associée à une étude systématique de l’influence des différents paramètres de croissance a permis de déterminer les facteurs contrôlant la composition et la morphologie des fils. Une étude par spectroscopie optique en fonction de la température a finalement montré une faible diminution de l'intensité de photoluminescence entre 20 K et 300 K
This work is devoted to the HVPE growth and to the optical spectroscopy of InxGa1-xN nanowires and GaN microwires in order to realize light-emitting diodes.The GaN microwires, grown by SAG-HVPE, were studied by micro-reflectivity and micro-photoluminescence. A link between the polarity differences within wires and their optical properties has been highlighted. In addition, microwires have been shown to act as optical resonators in which stimulated light emission has been observed. Regrowth by MOCVD revealed the potential of microwires for LEDs realization with a core - shell structure.The InxGa1-xN nanowires were obtained for the first time at Institut Pascal thanks to a both thermodynamical and experimental investigations using GaCl and InCl3 as III element precursors. An indium composition variation from 0 to 100 % along a single sample was first reported. The optimization of the sample positioning regarding the indium flux arrival associated with a systematic study of the influence of growth parameters have allowed to determine influential factors on the composition and the morphology of wires. A temperature dependent optical analysis has finally shown a slight decrease of luminescence intensity between 20 K and 300 K

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Lebga, Noudjoud. "Propriétés structurales, élastiques et optiques de semiconducteurs à grand gap : Les composés B-V, les alliages ZnxCd1-xSe et ZnSe1-xTex, le β-SiC." Paris 13, 2011. http://www.theses.fr/2011PA132027.

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Abstract:

Le travail de thèse a fait l’objet d’une étude expérimentale et théorique sur les propriétés structurales et physiques des semiconducteurs à grand gap de structure cubique. Ce travail porte sur une étude uniquement numérique sur les composés au bore B-V, les alliages ZnxCd1-xSe et ZnSe1-xTex qui utilise dans ce deuxième cas la méthode VCA (virtual crystal approximation) avec le code ABINIT. Dans le cas du β-SiC, nous avons fait une étude comparative entre les résultats numériques obtenus par calculs ab-initio avec ABINIT ou Wien2k, par la méthode DFT avec les approximations LDA ou GGA pour les potentiels atomiques, et les résultats expérimentaux majoritairement obtenus au laboratoire LSPM (Paris13, France) par des méthodes de spectroscopie optique : la diffusion de la lumière Brillouin, la diffusion Raman et la réflectométrie VIS-IR. Les propriétés physiques étudiées sont : le paramètre de maille, les constantes élastiques du second ordre (Cijkl), du troisième ordre (Cijklmn), les phonons en centre de zone (Γ), le tenseur de permittivité (εij) dans la gamme VIS-IR et le tenseur de photoélasticité (pijkl). L’évolution des constantes élastiques (Cijkl) en fonction de la pression est aussi déterminée numériquement et les transformations de phases sont discutées en relation avec les conditions de stabilité mécanique
The thesis has been the subject of an experimental and theoretical study on the large band gap semiconductors with a cubic structure. This work deals with a numerical study only on the B-V compounds and the ZnxCd1-xSe and ZnSe1-xTex alloys for which we employed the virtual crystal approximation provided with the ABINIT program. In the case of β-SiC, we made a comparative study between the numerical results obtained from ab-initio calculation using ABINIT or Wien2k within the Density Functional Theory framework with either Local Density Approximation or Generalized Gradient Approximation for the atomic potentials, and the experimental results obtained in the LPSM laboratory (Paris13, France). The experiments were carried out with the optical spectroscopy methods: Brillouin light scattering, Raman scattering and VIS-IR reflectometry. The physical properties studied are: the second and third order elastic constants, the phonons at the (Γ) point, the permittivity and photoelastic tensors in the VIS-IR range. The variation of the elastic constants is also numerically studied and the phase transformations are discussed in relation to the mechanical stability criteria

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Pascal, Fabien. "Croissance par EPVOM [Épitaxie en Phase Vapeur aux OrganoMétalliques] et caractérisation de couches de Ga1-xInxSb pour la photodétection aux longueurs d'onde supérieures à 2 micromètres." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20171.

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Abstract:

Ce memoire a pour but l'etude de la photodiode sam-apd a base de gainassb/gasb repondant aux longueurs d'onde superieures a 2 microns. Apres l'etude theorique de cette structure, nous presentons la croissance de couches de gasb type p naturel, gasb n dope te, et ga#1##xin#xsb p naturel. Ainsi nous avons pu degager les conditions optimales de fabrication en fonction de la temperature d'epitaxie et du rapport v/iii. Les caracterisations electriques et optiques de ces depots ainsi que la realisation de photodiodes mesa (homojonctions a base de gasb et heterojonctions gainsb/gasb sont presentees. Des reponses ont ete obtenues au-dela de 2 microns par: photoconductivite, jusqu'a 2,6 microns (gainsb/gaas); reponse spectrale, seuil de detection a 2,4 microns dans une photodiode gainsb/gasb. D'autre part nous avons aborde la realisation de couches d'adaptation avec des couches a gap variable et des superreseaux contraints gainsb/gasb. Les premieres mesures d'effet hall sur substrat de gasb conducteur sont egalement presentees

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Amor, Sarrah. "Étude des défauts dans les alliages de semi-conducteurs à grand gap B(AlGa)N et de leur rôle dans les propriétés de transport : application aux photo-détecteurs U." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0286/document.

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Abstract:

Le nitrure de gallium (GaN) et ses alliages ternaires et quaternaires suscitent de plus en plus d’intérêt dans les communautés scientifiques et industrielles pour leur potentiel d’utilisation dans des dispositifs électroniques haute fréquence, dans les transistors à forte mobilité électroniques, dans la photo-détection UV et les cellules solaires de nouvelles générations. L’aboutissement de ces nouveaux composants reste entravé à l’heure actuelle, entre autre, par la non maîtrise des techniques d’établissement de contacts électriques. C’est dans ce cadre général que s’inscrivent les travaux de cette thèse. Même si l’objectif principal de cette thèse concerne l’étude des défauts électriquement actifs dans les alliages de semiconducteurs à grand gap B(AlGa)N et de leur rôle dans les propriétés de transport, la réalisation des contacts ohmiques et des contacts Schottky constitue une étape essentielle dans la réalisation des dispositifs à étudier. Pour les contacts ohmiques, nous avons déposé des couches de type Ti/Al/Ti/Au (15/200/15/200) par évaporation thermique. Des résistances spécifiques des contacts de l’ordre de 3x10-4Wcm2 ont été déterminées par les méthodes des TLM linéaires et confirmées par les TLM circulaires. Une modélisation théorique a été entreprise dans ce sens pour analyser les mesures expérimentales. Ensuite on a réalisé des diodes Schottky en déposant des contacts métalliques de Platine (Pt) d’épaisseur 150 nm. Des facteurs d’idéalité de 1.3 et une hauteur de barrière de 0.76 eV ont été obtenus et d’une manière reproductible. Une fois ces dispositifs réalisés, une étude des mécanismes de transport a été entreprise et nous a permis de mettre en évidence l’existence des effets tunnel direct et assisté par le champ, en plus de l’effet thermoïonique classique. Ceci a été mis en évidence par des mesures de courant et de capacité en fonction de la température. Pour les photodétecteurs, nous avons réalisés les mêmes mesures de courant et de capacité à l’obscurité et sous illumination à des longueurs d’ondes adaptées. Ces mesures nous ont permis de comprendre les phénomènes de gain qu’on a observés sur ces échantillons et aussi de mettre en évidence des mécanismes thermiquement actifs, dont les énergies d’activation ont été déterminées par la technique de l’Arrhenius. L’étude des défauts électriquement actifs a été menée par la technique transitoire de capacité de niveaux profonds, la (DLTS). Cette technique a été récemment mise en oeuvre au laboratoire et nous a permis d’effectuer des mesures sous différentes conditions incluant diverses polarisations de repos, différentes fréquences, et différentes hauteurs et largeurs d’impulsion de polarisation. Un des résultats importants est la possibilité de caractérisation à la fois des pièges à majoritaires et des pièges à minoritaire en changeant simplement les conditions de polarisation et contrairement aux procédures habituelles où une excitation optique supplémentaire est souvent nécessaire pour augmenter la concentration des porteurs minoritaires. Il a ainsi été mis en évidence, en accord avec la plupart des résultats de la littérature, l’existence de 6 pièges à électrons, tous situés en dessous de 0.9 eV de la bande de conduction, de trois pièges à trous dans l’intervalle 0.6 - 0 .7 eV au dessus de la bande de valence et un piège à trous distribué à l’interface. Une procédure rigoureuse de fit a été mise au point et a permis de confirmer nos résultats obtenus par la procédure classique de l’Arrhenius
Gallium nitride (GaN) and its ternary and quaternary alloys are attracting more and more interest in the scientific and industrial communities for their potential for use in high frequency electronic devices, for transistors with high electronic mobility, for UV photo-detection and new-generation solar cells. The outcome of these new components is still be seen to be limited in many areas, mainly due to the lack of control of electrical contacts implementation techniques. It is in this context that this thesis takes place.Although the main objective of this thesis deals with the study of the electrically active defects in high band gap B(AlGa)N semiconductor alloys and their role in the transport properties, the production of ohmic and Schottky contacts is an essential step in the realization of the devices under study. For the Ohmic contacts, we have deposited Ti/Al/Ti/Au (15/200/15/200) layers by thermal evaporation. Using the Transfer Length Method (TLM), we obtained specific contact resistances in the order of 3x10-4Wcm2. The Circular TLM has also confirmed this result. Besides, a theoretical modelling has been carried out to analyse the experimental measurements. Schottky diodes were then produced by depositing 150 nm platinum (Pt) metal contacts. An ideality factor of 1.3 and a barrier height of 0.76 eV were obtained. On the other hand, a study of transport mechanisms has been performed. It allowed us to demonstrate the existence of the direct tunnelling and the Thermionic Field Emission, in addition to the conventional thermionic effect. This result was underpinned by current and capacity measurements as a function of temperature. For photo detectors, we performed the same measurements of current and capacity in darkness and under illumination at suitable wavelengths. These measurements allowed understanding the internal gain that was observed on the samples. Furthermore, they show the effect of the thermally active mechanisms whose activation energies were determined by the Arrhenius technique. Using the Deep-Level Transient Spectroscopy (DLTS) technique followed up the study of the electrically active defects. This technique has recently been implemented in the laboratory. It allowed us to perform measurements under different conditions including various reverse bias, different frequencies, and different voltage pulse amplitudes and durations. One of the important results is the possibility of characterizing both majority and minority traps by simply changing the polarization conditions, as opposed to the usual procedures where an additional optical excitation is often necessary to increase the concentration of the minority carriers. In accordance with most of the encountered literature results, we found 6 electron traps all located below 0.9 eV of the conduction band, 3 hole traps in the 0.6-0.7 eV range above the valence band and one hole trap distributed at the interface. A rigorous procedure was developed and confirmed our results obtained by the standard Arrhenius technique

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Hussain, Sakhawat. "Propriétés optiques et structurales de dispositifs luminescents contenant des puits quantiques (In,Ga)N à forte concentration en Indium et émettant dans le vert et le jaune." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4123/document.

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Abstract:

Le but de cette thèse a été d'étudier les propriétés structurales et optiques de puits quantiques (PQs) d’InGaN/(Al)GaN obtenus par épitaxie en phase vapeur d’organométalliques. Différentes approches ont été mises en œuvre pour atteindre une émission dans le vert-jaune: la première utilisant une concentration d'indium ≥ 20% avec un PQ d’InGaN d’épaisseur <3.0 nm et vice versa. L'effet d'une couche d’encapsulation a également été étudié. Les techniques de microscopie à force atomique, de diffraction des rayons X, de photoluminescence (PL) et surtout de microscopie électronique à transmission (MET) ont été utilisées pour caractériser ces structures. Les épaisseurs des PQs et les compositions en indium ont été déterminées par le traitement numérique des franges de réseau dans les images MET haute résolution en section transverse. Un traitement original a été développé pour analyser quantitativement les fluctuations de l’épaisseur des PQs. L'analyse structurale des PQs ayant une composition en In élevé a montré que les défauts structuraux sont créés dans les PQs. La nature et la densité de ces défauts ont été déterminées et différents mécanismes pour leur formation ont été proposés. Il a également été montré que quelques monocouches d’encapsulation de GaN ou d’AlGaN déposées à la température de croissance des PQs limitent l’évaporation et/ou la diffusion d’indium. Ce procédé permet d’étendre la longueur d'onde d'émission avec une réduction de la dégradation de l'efficacité de la PL. Mon travail propose quelques pistes afin d'obtenir un bon compromis entre les paramètres contradictoires qui régissent l'efficacité des PQs émettant dans le vert-jaune
The goal of this thesis was to study the structural and optical properties of InGaN/(Al)GaN multiple QWs grown by metal organic chemical vapor deposition. Different approaches have been implemented to achieve green-yellow emission: high indium concentration (≥ 20%) with low InGaN QW thickness (< 3 nm) or vice versa. Moreover, the effect of a capping layer on top of the QWs has also been investigated. Atomic force microscopy, X-ray diffraction, room temperature photoluminescence (RTPL) and mainly transmission electron microscopy (TEM) techniques have been used to characterize these structures. The QW thicknesses and indium compositions have been determined by digital processing of lattice fringes in cross-sectional high resolution TEM images. An original treatment has been developed to analyze quantitatively InGaN QW thickness fluctuations. The structural analysis of multiple QWs with high indium composition has shown that structural defects are created in the QWs. The nature and the density of these defects have been determined and different mechanisms for their formation have been proposed. It has also been shown that a few monolayers of AlGaN or GaN capping layers deposited at the InGaN QW growth temperature prohibited indium evaporation and/or diffusion. It therefore helps to extend the emission wavelength with a reduced degradation of the RTPL efficiency. My work offers a few ways to obtain a good compromise between the conflicting parameters that govern the efficiency of QWs emitting in the green-yellow spectrum range

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Pierret, A. "Propriétés structurales et optiques de nanostructures III-N semiconductrices à grand gap : nanofils d'AlxGa1-xN synthétisés par épitaxie par jets moléculaires et nanostructures de nitrure de bore." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01020119.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'intéresse aux propriétés structurales et optiques de semiconducteurs à grand gap de nitrure d'éléments III (AlxGa1-xN et h-BN), émettant dans l'ultraviolet (4-6 eV). Les propriétés des nano-objets étant modifiées par la réduction de dimensionnalité, un point central de ce travail a consisté à étudier des nanostructures de ces matériaux (nanofils d'AlN et d'AlxGa1-xN, nanotubes et nanofeuillets de BN). Un soin particulier a aussi été apporté à la corrélation à l'échelle nanométrique, entre la structure et la luminescence. Dans un premier temps, les nanofils d'AlxGa1-xN ont été synthétisés par épitaxie par jets moléculaires, sur des nanofils de GaN afin de promouvoir la croissance de nanostructures 1D non coalescées. Nous montrons que le gallium s'incorpore difficilement, aboutissant à des nanofils d'un alliage fortement inhomogène à plusieurs échelles (de l'unité à la centaine de nanomètre). Ces inhomogénéités influencent grandement les propriétés optiques, dominées par des états localisés. L'ensemble des résultats nous a permis de proposer un mécanisme de croissance de ces nanofils. Dans un deuxième temps, les propriétés des nanostructures de BN ont été comparées à celles du matériau massif (le BN hexagonal). Nous montrons que jusqu'à 6 couches les nanofeuillets présentent une luminescence similaire au h-BN. Cela indique une faible influence de la réduction de dimensionnalité dans le h-BN, contrairement aux nanostructures de GaN ou d'AlN. Enfin, nous montrons que les principaux nanotubes étudiés dans ce travail, multiparois, présentent une structure complexe, micro-facettée, et que les défauts sont probablement responsables de la luminescence observée.

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Pierret, Aurélie. "Propriétés structurales et optiques de nanostructures III-N semiconductrices à grand gap : nanofils d’AlxGa1−xN synthétisés par épitaxie par jets moléculaires et nanostructures de nitrure de bore." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066549.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'intéresse aux propriétés structurales et optiques de semiconducteurs à grand gap de nitrure d'éléments III (AlxGa1-xN et h-BN), émettant dans l'ultraviolet (4-6 eV). Les propriétés des nano-objets étant modifiées par la réduction de dimensionnalité, un point central de ce travail a consisté à étudier des nanostructures de ces matériaux (nanofils d'AlN et d'AlxGa1-xN, nanotubes et nanofeuillets de BN). Un soin particulier a aussi été apporté à la corrélation à l'échelle nanométrique, entre la structure et la luminescence. Dans un premier temps, les nanofils d'AlxGa1-xN ont été synthétisés par épitaxie par jets moléculaires, sur des nanofils de GaN afin de promouvoir la croissance de nanostructures 1D non coalescées. Nous montrons que le gallium s'incorpore difficilement, aboutissant à des nanofils d'un alliage fortement inhomogène à plusieurs échelles (du nanomètre à la centaine de nanomètres). Ces inhomogénéités influencent grandement les propriétés optiques, dominées par des états localisés. L'ensemble des résultats nous a permis de proposer un mécanisme de croissance de ces nanofils. Dans un deuxième temps, les propriétés des nanostructures de BN ont été comparées à celles du matériau massif (le BN hexagonal). Nous montrons que jusqu’à 6 couches les nanofeuillets présentent une luminescence similaire au h-BN. Cela indique une faible influence de la réduction de dimensionnalité dans le h-BN, contrairement aux nanofils des autres nitrures. Enfin, nous montrons que les principaux nanotubes étudiés dans ce travail, multiparois, présentent une structure complexe, microfacettée, et que les défauts sont probablement responsables de la luminescence observée
This work focuses on structural and optical properties of III-nitrides wide-band gap semiconductors (AlxGa1-xN and h-BN), emitting in the ultraviolet range (4-6 eV). Nano-objects properties being modified by dimensional reduction, this work was mostly focused on the study of nanostructures of these materials (AlN and AlxGa1-xN nanowires, BN nanotubes and nanosheets). Careful search for correlation between their structure and luminescence has also been carried out. Concerning AlxGa1-xN materials, nanowires have been grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy. The use of GaN nanowires bases has allowed us to promote the growth of non-coalesced 1D AlxGa1-xN nanostructures. We have shown that the incorporation of gallium is very temperature-dependent, giving rise to nanowires made of a highly inhomogeneous alloy at several scales (from nanometer to a hundred nanometers). These inhomogeneities strongly influence the optical properties, dominated by localized states. Altogether these results allow us to propose a growth mechanism of these nanowires. Concerning BN materials, comparison of the properties of nanostructures with those of the bulk material (hexagonal BN) has been carried out. After that h-BN bulk has been further investigated, we have revealed that nanosheets with more than 6 monolayers present a luminescence similar to h-BN. This indicates a low influence of dimensional reduction in h-BN, contrary to the case of nanowires made of other nitrides. Finally we have shown that the main nanotubes investigated in this work, which are multiwall, have a complex structure that is micro-faceted, and that the defects are likely responsible of the observed luminescence

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Robert, Cédric. "Study of III-V nanostructures on GaP for lasing emission on Si." Thesis, Rennes, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAR1913/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l’étude de nanostructures semi- conductrices III-V pour le développement d’émetteurs laser sur silicium dans une approche pseudomorphique. Une croissance en accord de maille d’alliages à base de GaP ou plus précisément de nitrures dilués GaPN doit garantir une faible densité de défauts cristallins. Le modèle des liaisons fortes à base étendue est tout d’abord présenté afin de simuler les propriétés électroniques et optiques de structures semi-conductrices sur substrats de GaP ou Si. Les propriétés des alliages massifs GaPN et GaAsPN sont étudiées par des expériences de photoluminescence continue en fonction de la température et de photoluminescence résolue en temps. Les potentialités des puits quantiques GaAsPN/GaP en tant que zone active sont étudiées théoriquement par le modèle des liaisons fortes et expérimentalement en spectroscopie de photoluminescence en température et résolue en temps. Les effets de désordre engendrés par l’incorporation d’azote sont notamment mis en évidence. L’alliage AlGaP est ensuite proposé pour les couches de confinement optique des structures laser. Un contraste d’indice optique entre AlGaP et GaP est mesuré par ellipsométrie spectroscopique. Ce contraste doit permettre un confinement efficace du mode optique. Le problème de l’alignement des bandes en présence d’aluminium est ensuite évoqué. L’utilisation de l’alliage quaternaire GaAsPN est proposée pour résoudre ce problème. Enfin, les boites quantiques InGaAs/GaP sont étudiées en tant qu’alternative aux puits quantiques GaAsPN/GaP dans la zone active. Une forte densité de boites quantiques et une émission de photoluminescence à température ambiante sont ainsi obtenues pour ce système. Les états électroniques des boîtes quantiques sont simulés par la technique des liaisons fortes et la méthode k.p. La photoluminescence résolue en temps couplée à des expériences de photoluminescence continue sous pression hydrostatique, permet de montrer que la transition fondamentale de ces boîtes implique majoritairement des états de conduction de type X
This PhD work focuses on the study of III-V semiconductor nanostructures for the development of laser on Si substrate in a pseudomorphic approach. GaP-based alloys and more specifically dilute nitride GaPN-based alloys are expected to guarantee a low density of crystalline defects through a perfect lattice-matched growth. An extended tight-binding model is first presented to deal with the theoretical challenges for the simulation of electronic and optical properties of semiconductor structures grown on GaP or Si substrate. The optical properties of bulk GaPN and GaAsPN alloys are then studied through temperature dependent continuous wave photoluminescence and time-resolved photoluminescence experiments. The potential of GaAsPN/GaP quantum wells as a laser active zone is discussed in the framework of both theoretical simulations (with the tight-binding model) and experimental studies (with temperature dependent and time-resolved photoluminescence). In particular, the N-induced disorder effects are highlighted. The AlGaP alloy is then proposed as a candidate for the cladding layers. A significant refractive index contrast between AlGaP and GaP is measured by spectroscopic ellipsometry which may lead to a good confinement of the optical mode in a laser structure. The issue of band alignment is highlighted. Solutions based on the quaternary GaAsPN alloy are proposed. Finally, the InGaAs/GaP quantum dots are studied as an alternative to GaAsPN/GaP quantum wells for the active zone. The growth of a high quantum dot density and room temperature photoluminescence are achieved. The electronic band structure is studied by time-resolved photoluminescence and pressure dependent photoluminescence as well as tight-binding and k.p simulations. It demonstrates that the ground optical transition involves mainly X-conduction states

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Le, Vaillant Yves-Matthieu. "Etude structurale et spectroscopique d'hétéroépitaxies GaN/AlN/Saphir." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20063.

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Abstract:

L'heteroepitaxie du nitrure de gallium (gan) est confrontee a l'absence de substrat reellement adapte, conduisant a l'introduction d'une couche de nucleation. Nous avons etudie le mode de recristallisation de cette couche de nucleation en nitrure d'aluminium (ain) au cours de son recuit isotherme a haute temperature. Grace a des techniques de microscopie (microscopie electronique en transmission a haute resolution, microscopie a force atomique) et a la diffraction des rayons x, nous avons mis en evidence une croissance polycristalline hautement orientee en colonnes hexagonales deformees. Pour la premiere fois sur ce type de couche, nous avons applique la methode d'analyse de warren-averbach. Cette analyse de fourier particuliere de la diffraction des rayons x nous a permis d'atteindre quantitativement et statistiquement des tailles et des etats de contrainte caracteristiques des cristallites. Les facteurs impliques dans la coalescence des cristallites sont nombreux (solubilite, microcontrainte, semi-coherence interfaciale, fusion anisotrope), mais l'ensemble de ces mesures nous a permis de prouver un regime lineaire de grossissement des grains pouvant s'apparenter au murissement d'ostwald. Une energie d'activation effective a ete obtenue : 17,3 kj. Mol 1. L'heteroepitaxie de ce materiau a aussi des consequences directes sur ses proprietes optiques. Nous avons etudie les effets de la contrainte biaxiale sur la structure de bande electronique au centre de la zone de brillouin. La resolution de l'equation au hamiltonien par la methode k. P et la simulation des transitions du polariton excitonique d'apres le modele de hopfield nous ont permis de determiner le potentiel du champ cristallin ( 1 = 7,0 mev) ainsi que les parametres de couplage spin-orbite ( 2 = 6,1 mev, 2 = 4,5 mev). L'etude de la photoluminescence de gan a basse temperature (2 k) nous a permis de caracteriser les raies principales : paires donneur-accepteur, bande jaune, bande situee a 3,41 ev, bord de bande. Grace au modele de franck-condon, nous avons determine la loi d'extinction des repliques phonons de transitions donneur-accepteur et obtenu la constante de couplage de huang-rhys : s = 0,6.

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Belloeil, Matthias. "Croissance par épitaxie par jets moléculaires et caractérisation optique d'hétérostructures de nanofils GaN/AlGaN émettant dans l'ultraviolet." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAY021/document.

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Abstract:

Dans des conditions de croissance spécifiques, des sections nanofilaires d’AlGaN peuvent croître en épitaxie sur des bases nanofilaires de GaN. De telles croissances, effectuées par épitaxie par jets moléculaires dans le cadre dans le cas présent, permettent la caractérisation ultérieure de petits volumes d’AlGaN exempt de défauts étendus communément observés dans les couches planaires. Cette absence de défauts rend ces fils prometteurs pour les dispositifs optoélectroniques émettant dans l’ultraviolet. Cependant, la réalisation de tels composants nécessite de mieux comprendre les propriétés fondamentales des fils.La question des inhomogénéités d’alliage à l’échelle nanométrique reste notamment à éclaircir. Afin d’y voir plus clair, ces dernières ont été dans un premier temps étudiées dans cette thèse. Pour nos expériences, des nanofils d’AlGaN non-intentionnellement dopés (NID) ont été crûs dans des conditions variées afin d’ajuster potentiellement les fluctuations de composition de l’alliage et ainsi sonder éventuellement des centres de localisation de porteurs de taille et composition différentes. Il a premièrement été observé au moyen de méthodes de caractérisation structurale que la longueur des sections plus riches Al qui nucléent préférentiellement au sommet des fils de GaN peut être ajustée en variant les paramètres cinétiques de croissance, mettant en lumière un mécanisme de croissance gouverné par la cinétique. Des études optiques ont ensuite démontré que les fluctuations de composition induisent de la localisation et présentent un comportement de type boîte quantique. Ce dernier a été observé quel que soit les conditions de croissance explorées dans ce travail. Il est ensuite démontré que les régions plus riches Ga spontanément formés durant la synthèse de l’AlGaN partagent des propriétés µ-optiques similaires sur une plage de longueur d’onde d’émission donnée, pour toutes les conditions de croissance utilisées dans cette étude. De telles régions, émettrices de photons uniques, sont présentes à très petite échelle, puisque elles ont été également mises en évidence dans des nanodisques quantiques d’AlGaN très fins.En outre, le dopage des nanofils d’AlGaN, surtout de type p, est loin d’être totalement compris. En particulier, En particulier, le problème de l’incorporation ainsi que de l’activation optique et électrique dans les fils demeure nébuleux. Cette question a été étudiée pour des jonctions pn nanofilaires d’AlGaN dopées avec des atomes Mg et Si. Premièrement, des signatures propres à l’incorporation des dopants dans les nanofils ont été mises en exergue au travers de techniques de caractérisation structurale, avant que des jonctions pn AlGaN soient mises en évidence électriquement. De plus, des analyses optiques ont mis en lumière des dopants de type n et p optiquement actifs. Néanmoins, les dopants Mg ne sont que partiellement actifs électriquement en raison de la passivation par l’hydrogène mise en évidence par l’observation de complexes Mg-H. Pour résoudre ce problème, des recuits post-croissance ont été effectués. En parallèle, des jonctions pn nanofilaires d’AlN ont été préliminairement examinées et présentent des caractéristiques morphologiques intéressantes. En effet, des creux profonds ont été observés dans les fils et associés au dopage Mg effectué à basse température de croissance. La morphologie des fils peut être ajustée en jouant sur les paramètres cinétiques de croissance et sur l’effet surfactant des atomes Mg. En augmentant la température, les creux disparaissent tandis que la forme du sommet des fils, usuellement hexagonale, change pour devenir « étoilée », mettant en exergue des conditions de croissance très éloignées de l’équilibre thermodynamique. L’activation électrique des dopants n’a pas été observée jusqu’à présent dans ces jonctions pn d’AlN
Using specific growth conditions, AlGaN nanowire (NW) sections can be grown in epitaxy on top of GaN NW templates. Such NW growth, performed by plasma-assisted molecular beam epitaxy in the present case, allows the subsequent characterization of very small volume of material free of extended defects commonly observed in planar structures. This absence of defects makes these NWs very promising for optoelectronic devices operating in the ultraviolet. However, achieving such devices requires a better understanding of the NW fundamental properties.The issue of alloy inhomogeneity at nanoscale has notably remained obscure so far. In order to make it clearer, the latter has been first investigated in the present work, especially through optical characterization. For our experiments, non-intentionally doped (NID) AlGaN NWs have been grown in various conditions in order to potentially tune the compositional fluctuations within the AlGaN alloy and therefore possibly probe for carrier localization centers of different size and Al composition. It has been firstly observed through structural characterization that the length of Al-rich sections preferentially nucleating on top of GaN NWs can be tuned by varying the growth kinetical parameters, emphasizing a growth mechanism governed by kinetics. Optical studies have then evidenced that compositional fluctuations induce carrier localization and exhibit a quantum dot-like behavior. The latter has been observed whatever the growth conditions explored in this work. Our results are consistent with the spontaneous formation during growth of tiny Ga-richer regions shown to share similar micro-optical features over a given emission wavelength range for all investigated growth conditions. Such regions exhibiting the single-photon emission character are present at very small scale, as signs of their existence have been also evidenced in thin NID AlGaN quantum disks.In addition, doping in Al(Ga)N NW, especially p-type, is far from being fully comprehended. In particular, the issue of dopant incorporation as well as optical and electrical activation in such NWs remains unclear. The latter has been examined in Al(Ga)N NW pn junctions doped with Mg and Si atoms. First, signatures specific to dopant incorporation in NWs have been highlighted through structural characterization, before evidencing AlGaN pn junctions electrically. Moreover, optical analysis have exhibited optically active both dopant types. Nonetheless, Mg dopants are but partially active electrically due to passivation by hydrogen emphasized by the observation of Mg-H complexes. To cope with the latter issue, post-growth annealing experiments have been attempted. Concomitantly, AlN NW pn junctions have been also preliminarily investigated and present interesting morphological features. Indeed, deep hollows have been observed in NWs and associated with Mg doping carried out at low growth temperature. The NW morphology can be tuned by varying growth kinetical parameters and by using the surfactant effect of Mg atoms. When increasing growth temperature, these hollows disappear, while the NW top shape has been observed to switch from hexagonal to star-like, emphasizing growth conditions very far from thermodynamical equilibrium. Electrical activation of dopants has not been evidenced so far in AlN NW pn junctions

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Tempier, Nathalie. "Croissance par MOVPE et caractérisation des super-réseaux II-VI grand gap ZnSe-ZnTe." Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20161.

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Abstract:

Ce memoire est consacre a la croissance epitaxiale et a l'etude des super-reseaux a grand gap znse-znte. Les applications potentielles de ce systeme concernent l'opto-electronique (emission dans la gamme bleue du spectre visible). La technique de croissance utilisee est l'epitaxie en phase vapeur a partir d'organometalliques (movpe). La technologie de l'equipement a ete optimisee en vue d'obtenir des interfaces abruptes et les conditions de croissance optimales ont ete determinees. Les echantillons ont ete caracterises d'un point de vue structural (diffraction x, etocaps, microscopie. . . ) et electronique (photoluminescence, reflectivite). La structure de bande est discutee en fonction de la nature de la couche tampon qui determine l'etat de contrainte de l'heterostructure

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Luttmann, Michel. "Ellipsométrie spectroscopique à angle variable : applications à l'étude des propriétés optiques de semi-conducteurs II-VI et à la caractérisation de couches à gradient d'indice." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10232.

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Abstract:

Ce travail apporte une contribution a la caracterisation des couches minces par ellipsomerie spectroscopique a angle variable. Nous presentons les differentes modifications apportees a l'ellipsometre d'origine et decrivons les procedures d'etalonnage utilisees. La reduction des erreurs systematiques et aleatoires est egalement traitee. Une etude originale a ete menee sur les derivees partielles des angles ellipsometriques psi et delta par rapport aux differents parametres de l'echantillon (epaisseurs, indices, angle d'incidence). Celle-ci nous a conduit a introduire le concept de sensibilite integrale relative (sir) qui s'est avere tres utile pour localiser les zones angulaires les plus interessantes et pour comparer entre elles les sensibilites de la mesure ellipsometrique aux divers parametres de l'echantillon. L'interet de mesures spectroscopiques a plusieurs angles d'incidence est discute. Deux applications principales ont ete traitees dans ce memoire: la premiere concerne la mesure des indices de semi-conducteurs ii-vi a grands gaps. L'etude realisee porte sur des substrats massifs de cdmnte et sur des couches epitaxiees de cdmgte. Une loi d'indice permettant de decrire le comportement de la fonction dielectrique du cdmgte sur l'ensemble du domaine spectral est proposee. Dans la zone transparente, deux lois de sellmeier donnant les indices du cdmnte et du cdmgte pour toute concentration de manganese ou de magnesium, ont ete etablies. La seconde porte sur la caracterisation de couches a gradient d'indice. Une methode permettant d'analyser des couches de profil d'indice a priori quelconque est proposee. Elle a ete validee sur des couches inhomogenes de gaalas et d'oxy-nitrure de silicium. L'ellipsometrie s'est revelee etre une technique bien adaptee a ce type de caracterisation puisque des profils polynomiaux du quatrieme degre ont pu etre mis en evidence sur des couches d'oxy-nitrure de silicium a fort gradient d'indice

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Le, Marec Andréa. "Vers les lasers XUV femtosecondes : étude des propriétés spectrales et temporelles de l'amplification de rayonnement XUV dans un plasma." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS337/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le contexte des travaux visant à réduire la durée d’impulsion des lasers XUV générés dans des plasmas au domaine femtoseconde. La bande spectrale très étroite du milieu amplificateur limite la durée minimum accessible (limite de Fourier). Le milieu amplificateur des lasers XUV sont des plasmas denses et chauds qui peuvent être créés aussi bien par décharge électrique rapide que par différents types de lasers de puissance. Il existe ainsi 4 types de sources lasers XUV distinctes dont les paramètres du plasma (densité, température) dans la zone de gain diffèrent. Or, les propriétés spectrales et temporelles du rayonnement émis sont fortement liées à ces paramètres. L’ensemble des 4 types de lasers XUV opèrent en mode d'amplification de l'émission spontanée (ASE) et 2 d'entre eux peuvent opérer en mode « injecté ». Cette technique consiste à injecter une impulsion harmonique d'ordre élevé femtoseconde, résonante avec la transition laser, à l'une des extrémités du plasma amplificateur. L'important désaccord entre la largeur spectrale du plasma et celle de l'harmonique ne permet pas de conserver la durée fs de cette dernière au cours de l'amplification. Les simulations (code Bloch-Maxwell COLAX) montrent que l'amplification est fortement non-linéaire dans ces systèmes, avec notamment l'apparition d’oscillations de Rabi. La génération d'oscillations de Rabi dans des lasers XUV en mode injecté est actuellement considérée comme un moyen prometteur de produire des lasers XUV fs, mais la manifestation de ces dernières n’a toutefois encore jamais été mise en évidence expérimentalement. Ainsi, une méticuleuse caractérisation expérimentale des propriétés spectrales des 4 types de lasers XUV en relation avec les conditions du plasma, associée à une meilleure compréhension des mécanismes d’amplification sous différentes conditions plasma basée sur des études théoriques et des simulations, sont nécessaires pour atteindre notre objectif. Une large campagne expérimentale visant à caractériser spectralement l'ensemble des différents types de lasers XUV a été menée par notre groupe sur la dernière décennie. La résolution spectrale nécessaire n'étant pas accessible avec les spectromètres actuels, la méthode employée consiste à mesurer la cohérence temporelle du laser XUV par autocorrélation du champ électrique à l'aide d'un interféromètre à division de front d'onde, spécifiquement conçu pour ces mesures, à partir desquelles la largeur spectrale peut être déduite. Le dernier type de laser XUV (PALS, Prague) a été caractérisé dans le cadre de cette thèse. Le temps de cohérence mesuré est de 0,68 ps, significativement inférieur aux valeurs mesurées sur les autres types de lasers XUV. L'analyse de l'ensemble des mesures a fait apparaître un comportement différent suivant que la durée d’impulsion est longue devant le temps de cohérence ou proche de celui-ci. Dans le premier cas les largeurs spectrales déduites sont en bon accord avec les calculs, dans le second l’accord est moins bon et la forme des traces d'autocorrélation n'était pas comprise. Ces observations ont motivé une étude détaillée de l'influence des propriétés temporelles de l'émission ASE des lasers XUV sur la méthode interférométrique employée pour caractériser leur largeur spectrale. Cette étude, basée sur un modèle emprunté aux lasers à électrons libres, a révélé un effet de la cohérence temporelle partielle sur les mesures d'autocorrélation en champ de ces sources. Elle ouvre des perspectives sur l'utilisation de notre méthode pour une mesure simultanée de la largeur spectrale et de la durée d'impulsion de la source. Enfin, une étude basée sur un modèle Bloch-Maxwell a été réalisée pour tenter de mieux comprendre les conditions d'apparition des oscillations de Rabi au cours de l'amplification de l'harmonique dans le plasma de laser XUV. Deux régimes d'amplification, adiabatique et dynamique, autour d'un seuil d'inversion de population ont été mis en évidence
The work of this thesis was made in the context of the efforts made to reduce the pulse duration of plasma-based XUV lasers down to the femtosecond domain. The very narrow spectral width of the amplifier medium (~ 1E10 - 1E11 Hz) limits the minimum achievable pulse duration (Fourier limit). The amplifier medium of XUV lasers pumped by collisional excitation are dense and hot plasmas that can be created both by rapid electrical discharge and by different types of power lasers. There are thus 4 distinct types of XUV laser sources with different plasma parameters (density, temperature) in the gain region. Yet, the spectral and temporal properties of the emitted radiation are strongly linked to these parameters. All 4types of XUV lasers operate in amplification of spontaneous emission (ASE) mode, and 2 of them, for a few years, can operate in "seeded" mode. This technique consists in injecting a femtosecond high order harmonic pulse (the seed), resonant with the lasing transition, at one extremity of the plasma amplifier. Because of the major mismatch between the spectral width of the plasma and that of the seed the femtosecond duration of the latter is not preserved during amplification. Simulations (COLAX Maxwell-Bloch code) show that the amplification is highly non-linear in such systems, including the appearance of Rabi oscillations. Generating Rabi oscillations in seeded XUV lasers is currently considered a promising way to produce femtosecond XUV lasers. However Rabi oscillations have yet never been experimentally demonstrated. Thus, a meticulous experimental characterization of the spectral properties of the 4 types of XUV lasers in connection with the plasma conditions, combined with a better understanding of amplification mechanisms under different theoretical plasma conditions based on studies and simulations are needed to reach our goal. A wide experimental campaign aiming to spectrally characterize all different types of XUV lasers was conducted by our group over the past decade. The required spectral resolution is not available with the best current spectrometers, so the method we used consists on the measurement of the temporal coherence of the XUV laser through an electric field autocorrelation, using a wave front-division interferometer that was specifically designed for these measures, from which the spectral width can be deduced. The latter type of the four XUV laser types (PALS, Prague) was characterized during this thesis, closing this experimental campaign. The measured coherence time was 0.68 ps, which is significantly lower than the coherence times measured on the other XUV laser types. Analysis of the overall results revealed two different behavior whether the XUV laser has a long pulse duration compared to its coherence time or if the two durations are close. In the first case the inferred spectral widths are in good agreement with theoretical predictions, while in the second case the agreement was not as good and the shape of the electric field autocorrelation traces was not understood. This observation has prompted a detailed study of the influence of temporal properties of ASE XUV lasers on the interferometric methodology used to determine the spectral width of XUV lasers. The study, based on a model developed for X-free electron lasers, revealed an effect of partial temporal coherence in electric field autocorrelation measures of these sources. This study offers perspectives on a simultaneous measure of the spectral width and the duration of theses sources with our method. Finally, a study based on Maxwell-Bloch equations was carried out in order to understand better the conditions of apparition of Rabi oscillations. This study highlighted two amplification regimes, adiabatic and dynamic, around a population inversion threshold

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Auzelle, Thomas. "Nanofils de GaN/AlN : nucléation, polarité et hétérostructures quantiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAY057/document.

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Abstract:

Usant de certaines conditions, la croissance épitaxiale de GaN sur un large panel de substrats donne lieu à une assemblée de nanofils. Cette géométrie filaire peut permettre la croissance d'hétérostructures libres de tous défauts cristallins étendus, ce qui les rendent attractives pour créer des dispositifs de hautes performances. En premier lieu, mon travail de thèse a visé à clarifier le mécanisme de nucléation auto-organisé des nanofils de GaN sur substrat de silicium. Dans ce but, une étude approfondie de la couche tampon d'AlN, déposée préalablement à la nucléation des nanofils, a été réalisée, mettant en évidence une inattendue forte réactivité de l'Al avec le substrat. La nécessité de la polarité azote pour la croissance des nanofils de GaN a été mise en lumière, bien que des nanofils contenant dans leur cœur un domaine de polarité Ga ont également été observés. Dans ces nanofils, une paroi d'inversion de domaine est présente et a été démontrée être optiquement active, exhibant une photoluminescence à 3.45 eV. Ensuite des hétérostuctures filaires GaN/AlN ont été synthétisée pour des caractérisations structurales et optiques. Il a été montré que le mode de croissance de l'hétérostructure peut être changé en fonction du diamètre du nanofil. En dernier lieu, en prenant avantage de la géométrie cylindrique des nanofils, des mesures de diffusion de porteurs de charge ont été réalisées dans des nanofils de GaN et d'AlN
Using specific conditions, GaN can be epitaxially grown on a large variety of substrates as a nanowire (NW) array. This geometry allows the subsequent growth of wire-like heterostructures likely free of extended defects, which makes them promising for increasing device controllability and performance. First, my PhD work has been devoted to the understanding of self-organized nucleation of GaN NWs on silicon substrates. For this purpose, a deep characterization of the growth mechanism of the AlN buffer deposited prior to NW nucleation has been done, emphasizing an unexpected large reactivity of Al with the substrate. The requirement of the N polarity to nucleate GaN NWs has been evidenced, although the possible existence of NWs hosting a Ga polar core has been observed as well. In these NWs, an inversion domain boundary is present and has been demonstrated to be optically active, having a photoluminescence signature at 3.45 eV. Next, GaN/AlN wire heterostructures have been grown for structural and optical characterization. It has been shown that by changing the wire diameter, different growth mode for the heterostructure could be reached.At last, thanks to the cylindrical geometry of NWs, the measurement of diffusion length for charge carriers in GaN and AlN NWs have been performed

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Bovkun, Leonid. "Etude de la structure de bande de puits quantiques à base de semi-conducteurs de faible bande interdite HgTe et InAs." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY060/document.

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Abstract:

Le tellurure de mercure et de cadmium (HgCdTe ou MCT) est un matériau reconnu pour la physique de la matière condensée, dont l'histoire, datant aujourd'hui de plus de cinquante ans, constitue un excellent exemple des progrès remarquables réalisés dans la recherche sur les semi-conducteurs et les semi-métaux. Notre travail est principalement motivé par l’intérêt fondamental que suscitent ces systèmes, mais notre recherche peut également avoir un impact pratique (indirect) sur la médecine, la surveillance ou la détection de l’environnement ainsi que sur les systèmes de sécurité. Cela peut aider à améliorer les performances des photodétecteurs dans la limite des grandes longueurs d'onde ou à faciliter la fabrication de dispositifs émettant de la lumière.La présente thèse de doctorat vise principalement à combler certaines des lacunes de notre compréhension de la structure de bande électronique des hétérostructures 2D et quasi-2D basées sur les matériaux HgTe/HgCdTe et InAs/InSb, qui peuvent être transformés en phase topologiquement isolante à l'aide des paramètres de croissance. Pour explorer leurs propriétés, la technique expérimentale de base, la magnéto-spectroscopie infrarouge et THz fonctionnant dans un large éventail de champs magnétiques, est combinée à des mesures complémentaires de magnéto-transport. Cette combinaison de méthodes expérimentales nous permet d’obtenir de précieuses informations sur les états électroniques non seulement à l’énergie de Fermi, mais également dans son voisinage relativement large. Diverses hétérostructures ont été étudiées avec des caractéristiques globales et/ou spécifiques déterminées principalement par les paramètres de croissance.La réponse magnéto-optique observée, due aux excitations intra-bande (résonance cyclotron) et interbandes (entre les niveaux de Landau) peut être interprétée dans le contexte d'études antérieures sur des échantillons 3D, des puits quantiques et des super-réseaux, mais également en rapport aux attentes théoriques. Ici, nous visons à obtenir une explication quantitative des données expérimentales recueillies, mais également à développer un modèle théorique fiable. Ce dernier comprend le réglage précis des paramètres de structure de bande présents dans le modèle établi de Kane, mais surtout, l'identification de termes supplémentaires pertinents (d'ordre élevé) nécessaires pour parvenir à un accord quantitatif avec nos expériences. On peut s’attendre à ce que les corrections dues à ces termes supplémentaires affectent davantage les sous-bandes de valence, généralement caractérisées par des masses effectives relativement importantes et, par conséquent, par une grande densité d’états ou, lorsque le champ magnétique est appliqué, par un espacement assez étroit (et mélange important) des niveaux de Landau
Mercury cadmium telluride (HgCdTe or MCT) is a time-honored material for condensed matter physics, whose history  nowadays more than fifty years long  may serve as an excellent example of remarkable progress made in research on semiconductors and semimetals. The ternary compound HgCdTe implies two important aspects, which largely contributed to its undoubted success in solid-states physics.The present PhD thesis primarily aims at filling some of existing gaps in our understanding of the electronic band structure in 2D and quasi-2D heterostructures based on HgTe/HgCdTe and InAs/InSb materials, which both may be tuned into topologically insulating phase using particular structural parameter. To explore their properties, the primal experimental technique, infrared and THz magneto-spectroscopy operating in a broad of magnetic fields, is combined with complementary magneto-transport measurements. This combination of experimental methods allows us to get valuable insights into electronic states not only at the Fermi energy, but also in relatively broad vicinity.The observed magneto-optical response - due to intraband (cyclotron resonance) and interband inter-Landau level excitations - may be interpreted in the context of previous studies performed on bulk samples , quantum wells and superlattices, but also compared with theoretical expectations. Here we aim at achieving the quantitative explanation of the collected experimental data, but also further developing a reliable theoretical model. The latter includes the fine-tuning of the band structure parameters present in the established Kane model, but even more importantly, identifying additional relevant (high-order) terms and finding their particular strengths, needed to achieve quantitative agreement with our experiments. One may expect that corrections due to these additional terms will more affect the valence subbands, which are in general characterized by relatively large effective masses. Consequently, valence subbands have larger density of states compared to conduction band or, when the magnetic field is applied, rather narrow spacing (and possibly large mixing) of Landau levels

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Dissertations / Theses on the topic 'Gaz – Propriétés optiques'

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