Dissertationen: „Détecteur à puits quantiques“

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Gendron, Laure. „Transport électronique dans les détecteurs infrarouge à puits quantiques“. Paris 7, 2005. http://www.theses.fr/2005PA077215.

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Les détecteurs infrarouge à multi puits quantiques sont le sujet de cette thèse. Ces détecteurs photoconducteurs, développés à Thaïes Research and Technology, sont au cœur des caméras thermiques de demain : vision nocturne, par tout temps. . . Pendant 10 ans, les recherches à TRT ont permis d'atteindre un niveau de compréhension des mécanismes de photodétection suffisamment précis pour concevoir un outil de modélisation. Cependant, l'ensemble des mécanismes de ces dispositifs n'est pas contrôlé aujourd'hui. Pour supprimer les risques et optimiser ces détecteurs vers une troisième génération fonctionnant à plus haute température, un effort supplémentaire doit porter sur la modélisation. Cette recherche est centrée sur le transport électronique qui est un point crucial de ces structures : les performances des détecteurs photoconducteurs sont limitées par le courant d'obscurité. Nous étudions des phénomènes basiques qui ont lieu dans ces hétérostructures comme les mécanismes d'injection, la reconfiguration du champ électrique ou les phénomènes d'ionisation par impact. Nous étudions également un nouveau type de photodétecteur photovoltaïque qui repose sur le transfert d'électrons le long d'une cascade de niveaux d'énergie : un Détecteur à Cascade quantique (QCD). Fonctionnant sans tension appliquée, les QCD sont plein de promesses pour les matrices grand format composées de petits pixels où le temps d'intégration ainsi que le remplissage de la capacité sont critiques
This thesis deals with multi quantum wells infrared photodetectors (QWIPs). These photoconductor detectors, developed at Thales Research and Technology, are-at the heart of tomorrow's thermal cameras: night vision, in all weathers. . . For 10 years research, works at TRT allowed to reach a comprehension level of photodetection mechanisms precise enough to conceive a modelling tool. However a!l the working mechanisms of these devices are not totally controlled up to now. In order to suppress ail risks and to optimise these detectors toward a third generation working at higher temperature, progresses have to go through an additional effort of modelling. This research was centred on the electronic transport which is indeed a crucial point for these structures : the photoconductive detectors performances are limited by the dark current. We study basic mechanisms taking place in heterostructures as injection mechanism, electric field reconfiguration or impact ionisation phenomena. We also study a new type of photodetector based on electron transfer on a cascade of energy levels that works in a photovoltaic mode : a Quantum Cascade Detecter (QCD). Working with no applied bias, QCD is promising for small pixel, large Focal Plane Arrays where integration time and capacitor filling is a critical issue

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Machhadani, Houssaine. „Transitions intersousbandes dans les puits quantiques GaN/AlN du proche infrarouge au THz“. Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591962.

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Les transitions intersousbandes dans les hétérostructures de nitrure d'éléments III ont été intensément étudiées dans le proche infrarouge pour des applications télécoms. L'accordabilité dans le proche infrarouge est rendu possible grâce à la discontinuité de potentiel en bande de conduction qui peut atteindre 1.75 eV pour le système GaN/AlN. Les matériaux nitrures suscitent actuellement un grand intérêt à plus grande longueur d'onde infrarouge. C'est par exemple le développement de détecteurs et d'imageurs rapides à cascade quantique dans la gamme 2-5 µm. C'est aussi l'extension des dispositifs intersousbandes dans le domaine de fréquences THz. Ce travail de thèse porte sur l'étude des transitions intersousbandes dans les puits quantiques GaN/Al(Ga)N épitaxiés par jets moléculaires. Le but est d'accorder ces transitions dans une gamme spectrale très large allant du proche au lointain infrarouge. Je montre que les transitions ISB peuvent être accordées dans la gamme 1-12 µm dans les puits quantiques GaN/AlGaN en phase hexagonale synthétisés selon l'axe polaire c [0001]. Ceci impose l'ingénierie du champ électrique interne, dont la valeur peut atteindre dans le GaN 10 MV/cm. Une solution alternative consiste à utiliser une orientation particulière, dite semipolaire, qui conduit à une réduction du champ électrique interne le long de l'axe de croissance [11-22]. J'ai montré que cette réduction du champ interne permet d'accorder les résonances intersousbandes des puits quantiques GaN/AlN dans le proche infrarouge et j'ai pu estimer le champ en comparant les résultats de spectroscopie et simulations. J'ai d'autre part étudié les propriétés interbandes et intersousbandes des puits quantiques de symétrie cubique, qui par raison de symétrie, ne présentent pas de champ électrique interne. Finalement j'ai mis en évidence les premières transitions intersousbandes aux fréquences THz dans les puits quantiques GaN/AlGaN polaires mais aussi cubiques.

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Koeniguer, Cédric. „Transport électronique dans les détecteurs à cascade quantique“. Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00491605.

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Les détecteurs infrarouge à puits quantiques photovoltaïques sont des capteurs intéressants pour des applications où les flux de photons à détecter sont faibles, car ils permettent de s'affranchir du courant d'obscurité. Le premier chapitre de cette thèse présente l'évolution des ces détecteurs au travers d'un comparatif des caractéristiques, permettant de comprendre pourquoi le détecteur à cascade quantique (QCD) est un dispositif intéressant pour la détection infrarouge. Le second chapitre propose un modèle de transport électronique valable proche de l'équilibre thermodynamique, dans lequel nous considérons que seules les interactions électrons/phonons peuvent transférer les électrons d'une sous-bande d'énergie vers une autre. L'introduction de quasi-niveaux de Fermi, associés à chaque période du dispositif permet de donner une approche globale plus simple de ces transferts. On montre ainsi que la densité de courant, qui se déduit de manière générale en comptabilisant les échanges électroniques entre les sous-bandes, est analogue à celle d'une diode Schottky, permettant de donner une expression simple de la résistivité, qui est alors interprétée comme une relation d'Einstein. Le modèle est ensuite confronté aux résultats expérimentaux. Enfin, un dernier chapitre présente un échantillon QCD détectant à 5.7 µm, qui est dans un premier temps caractérisé optiquement et électriquement. Le modèle précédent lui est appliqué afin donner une première approche de l'influence des différents paramètres. Cette comparaison permet de mettre en évidence quelques limites liées aux hypothèses simplificatrices du modèle.

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Antoni, Thomas. „Structures de couplage optique originales pour les détecteurs infrarouge à puits quantiques“. Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00441495.

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L'étude du comportement électromagnétique des détecteurs infrarouge à puits quantiques (QWIPs et QCDs) est longtemps resté insuffisant, le développement de ces détecteurs depuis une dizaine d'années s'étant surtout orienté sur l'optimisation du transport dans la couche active. Ce n'est que très récemment qu'un formalisme adéquat au traitement du champ proche a été mis en œuvre pour modéliser ces réseaux. L'étude du réseau de couplage sur ces structures peut désormais bénéficier des travaux de recherche récents sur la plasmonique et les métamatériaux. L'enjeu de ces recherches est de dépasser la simple fonction de couplage et d'imaginer des structures optiques assurant des fonctions supplémentaires. Nous démontrons notamment la possibilité de discriminer la polarisation de l'émission corps noir avec un réseau unidimensionnel. En se basant sur les propriétés de dispersion des interfaces métal/diélectrique structurées, présentant une bande interdite photonique, nous avons réussi à concentrer l'intégralité du signal incident dans une distance inférieure au quart de la longueur d'onde. Nous proposons d'utiliser cette structure sur des pixels implantés pour augmenter le rapport signal à bruit. Nous proposons trois solutions technologiques de contact supérieur permettant de remplir aux mieux son double rôle : électrique et optique. Nous nous intéressons également à la modification du photocourant due à la présence d'impuretés dans les puits. Ces travaux devraient permettre à la fois une optimisation plus efficace du couplage électromagnétique ainsi qu'à plus long terme, la mise en œuvre de nouvelles fonctionnalités optiques intégrées au pixel.

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Carras, Mathieu. „Optimisation électronique et électromagnétique de détecteurs quantiques dans l'infrarouge“. Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077227.

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Deux thématiques majeures sont abordées dans cette thèse : l'optimisation électronique et l'optimisation électromagnétique de détecteurs dans l'infrarouge. Le premier chapitre traite de l'optimisation de détecteur InAsSb dans la bande 3-5μm. Nous avons dessiné puis fabriqué un détecteur dans lequel le transport est dominé par les phénomènes de génération-recombinaison dans la zone d'absorption et qu'il en va de même du bruit Johnson. Ceci et rendu possible par la maîtrise des interfaces de l'hétérostructure pour annihiler les phénomènes de diffusion et les effets tunnel. Ensuite, nous avons montré qu'il est possible de réduire ces phénomènes en maîtrisant le dopage dans la zone active pour trouver un optimum entre la génération recombinaison SRH et les effets Auger. La fin de ce chapitre ouvre sur l'optimisation électromagnétique de ces structures en parallèle de la réduction de la zone absorbante. Le second chapitre s'attache au dopage dans les détecteurs à puits quantiques dans la bande 8-12μm. Par rapport aux détecteurs interbandes tel que ceux étudiés dans le premier chapitre, nous montrons que la transition de Mott en dopage à lieu à un niveau de densité de donneurs bien supérieure. Nous montrons que cet effet peut engendrer des variations de propriétés optique forte dans une gamme de température correspondant aux températures de fonctionnement des détecteurs à puits quantiques. Une modélisation fine de l'absorption à basse température permet, en outre, d'estimer la ségrégation de silicium dans les barrières. La seconde partie est consacrée à l'optimisation électromagnétique de ces détecteurs à puits quantiques. En introduction de ce chapitre nous résumons les problématiques principales que doit adresser cette partie. L'importance du couplage électromagnétique provient de l'utilisation d'une micro structuration métallique de la surface de chaque pixel permettant d'augmenter l'absorption intersousbande. Le troisième chapitre du manuscrit décrit le fonctionnement de cette micro structuration. Il montre que le métal supporte des ondes de surface que l'on peut guider et dont on peut maîtriser les propriétés de dispersion. Nous proposons l'utilisation de structure périodiques avec des ruptures de symétrie pour localiser la lumière de façon tout à fait contrôlée. Des simulation électromagnétiques (élément finis, FDTD, expansion modale. . . ) viennent corroborer les calculs analytiques. Enfin, dans le quatrième chapitre nous nous proposons d'appliquer ces concepts à l'amélioration des performances des détecteurs. Ainsi nous développons des procédés technologiques permettant de réduire la zone d'absorption du détecteur par implantation de protons pour concentrer le champs électromagnétique dans cette zone et augmenter ainsi le rapport signal sur bruit. Nous montrons qu'il est possible, en utilisant des modes lents de la structuration périodique, de conserver de bonnes propriétés optiques des pixels lorsque l'on réduit leur taille.

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Buffaz, Amandine. „Etude du transport et élaborations de nouveaux détecteurs à cascade quantique pour le lointain infrarouge“. Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077005.

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Les applications de l'imagerie infrarouge se sont grandement diversifiées depuis une dizaine d'années, justifiant la recherche de détecteurs infrarouge toujours plus performants. Les QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) présentent des performances plus que satisfaisantes ; cependant, leur caractère photoconducteur est un frein majeur à la hausse des températures de fonctionnement. C'est en tentant de contourner cette difficulté que les détecteurs à cascade quantique QCDs (Quantum Cascade Detectors) ont été inventés. Après une introduction générale à l'imagerie infrarouge et au composant QCD, un état de l'art des QCDs dans les différentes bandes spectrales de détection infrarouge est dressé. La seconde partie concerne la modélisation du transport dans l'obscurité et sous éclairement. Les différents modèles précédemment mis œuvre pour traiter le transport dans l'obscurité sont en premier lieu rappelés. A basse température et/ou forte tension, des phénomènes de transport cohérent se produisant sur plusieurs dizaines d'angströms sont mis en évidence, et expliqués puis reproduits au moyen d'une approche issue d'un formalisme de type Kazarinov et Suris. Un premier modèle de transport sous éclairement à partir de résultats expérimentaux dans les domaines LWIR et MWIR est enfin présenté. Ce travail de thèse se termine par l'étude de QCDs détectant dans le très lointain infrarouge (15 μm) et dans le térahertz. Ils sont présentés, puis caractérisés d'un point de vue optique et électronique avant d'être confrontés aux modèles développés dans le chapitre précédent
The applications of Infrared Imaging have highly broadened for the last 15 years, which explains why the scientific community searches for infrared detectors always more efficient. QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) show performances more than satisfying. However, their being photoconductive devices is a major brake on the increase of operating temperatures. In order to overcome this shortage, QCDs (Quantum Cascade Detectors) have been created. After introducing the basic features of infrared imaging and of the QCD itself, the state of the art of QCDs is drawn up in the different detection spectral ranges. In the second part, electronic transport in dark conditions and under illumination is modelised. Several approaches previously used for modeling in dark conditions are mentioned. Under a low bias and/or at low temperature, coherent transport processes occurring along several dozens of angströms are demonstrated. They are then explained and reproduced thanks to a modeling adapted from a Kazarinov-Suris formalism. A first modeling of electronic transport under illumination is finally presented, from experimental results in the LWIR and MWIR region. A study of QCDs detecting in the very long wave infrared (15 μm) and in the terahertz ends this thesis. They are designed, characterized and compared with the modelings developed in the previous chapter

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Guériaux, Vincent. „Contribution à l'étude expérimentale et théorique des photodétecteurs infrarouge à multipuits quantiques couvrant la bande spectrale3-20 μm : physique, optimisation et nouvelles fonctionnalités“. Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077263.

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Les QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) sont des composants pluridisciplinaires : science des matériaux nécessaire à l'épitaxie, transport électronique dans ces couches semi-conductrices, modélisation électromagnétique du couplage optique. Il est impératif de maîtriser chacune de ces composantes afin d'exploiter cette technologie pour de l'imagerie infrarouge. L'objectif de cette thèse est de permettre l'élargissement de la gamme spectrale accessible aux QWIPs. Nous avons étudié les points communs et les spécificités de la physique de ce composant entre 3 et 20 μm. En particulier, nous avons traité de cette problématique dans les domaines que sont le transport électronique et l'aspect matériau. Après une introduction générale sur l'imagerie infrarouge et sur le composant QWIP, nous présentons les résultats d'une étude structurale et chimique des hétérostructures AlGaAs / InGaAs. Ces alliages constituent le cœur du détecteur, c'est pourquoi l'extension des longueurs d'onde de détection passe en premier lieu par le contrôle et donc la connaissance, de ces matériaux. La suite de ce travail de thèse est consacrée à l'étude des différents régimes de transport électronique dans les QWIPs : régime tunnel séquentiel résonant, régime de fort champ et régime thermoïonique. Bien que les différents modes de transport soient observables sur l'ensemble des échantillons, certains d'entre eux ne sont dominants que pour quelques applications spécifiques. Enfin, nous montrons que la maîtrise des différentes étapes de conception et de fabrication nous permet de réaliser des détecteurs dans les bandes [3-5 μm] et [10-20 μm] pour les besoins des applications terrestres et spatiales
The QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector) is a multidisciplinary component: material science for thegrowth, electronic transport through the active layer and electromagnetic modeling of the optical coupling. It is necessary to control each element in order to make this technology usable for infrared imagery. This thesis aims at expanding the spectral range of QWIPs. We study the common physics as well as the specificities of this component between 3 and 20 μm. After introducing the basic features of infrared imaging and the QWIP itself, we expose the results of a structural and chemical study of AlGaAs/InGaAs heterostructures. This alloy constitutes the basis of the detector, which explains why the extension of the spectral range requires the control, and so the knowledge of the material. Then, this thesis focus on the different electronic transport in QWIPs: sequential resonant tunneling, high field and thermionic regimes. Although these behaviors are observed in every sample, some of them are limiting thé transport for few specific operating conditions. Finally, thanks to the control of the various stages of design and manufacturing, we present several detectors for terrestrial and space applications in the spectral ranges [3-5 μm] and [10-20 μm]

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Delga, Alexandre. „Du phénomène quantique au dispositif macroscopique : transport electronique dans les détecteurs inter-sousbandes“. Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077220.

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Les applications de thermographie et de spectroscopie pour la détection de gaz motivent la conception de détecteurs infrarouges (3-20μm) hautes performances. Parmi eux, les détecteurs à cascades quantiques (QCD) sont des composants unipolaires photovoltaïques, dans lesquels la transduction s'effectue au sein de puits quantiques nanométriques sur des temps caractéristiques de l'ordre de la picoseconde. Ces travaux de thèse ont porté sur la compréhension du transport électronique dans ces structures. Ils consistent à organiser le continuum d'échelles spatiales et temporelles qui relient le phénomène quantique microscopique au dispositif macroscopique. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence les limitations des modèles semi-classiques pour comprendre les grandeurs liées au signal (courant, réponse) : ils négligent les temps caractéristiques liés aux phénomènes de cohérence. Une hybridation de ces modèles avec un formalisme de matrice densité sera proposée et discutée. Dans un second temps, nous avons montré que le bruit peut et doit être compris à la même échelle de temps caractéristique que le courant. Un traitement rigoureux du passage micro-macro permet de montrer que les bruits thermique et de grenaille, loin d'être les sources indépendantes que l'on suppose usuellement, sont en fait les visions aux temps courts et aux temps longs de la diffusion de charges quantifiées. Une réflexion sur les potentialités principales de la filière QCD est menée dans un dernier temps
The development of high performance infrared (3-20μm) detectors is driven by technological applications such as thermography and spectroscopy for gas sensing. Among them, Quantum Cascade Detectors are photovoltaic unipolar devices where the transduction happens in nanometric quantum wells and on picosecond timescales. This Phd thesis deals with the modelling of electronic transport in these structures. The aim is to organize the continuum of time and length scales that span from the quantum phenomenon to the macroscopic de vice. In a first part, we underline the main limitations of semi-classical models to understand the quantity related to the signal (current, responsivity): they neglect the characteristic time of coherent phenomena. A hybridization of these models with a density matrix formalism is proposed and discussed. In a second part, we showed that noise can and must be understood on the same timescale as the current. A rigorous treatment of micro-macro articulation reveals that shot and Johnson noises, far from being independent as usually considered, are indeed the short time and long time limit visions of thé scattering of quantized charges. At last, the main potentialities of the QCD are discussed

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Allain, Tituan. „Preuve de concept expérimentale d'un interféromètre hétérodyne astronomique moyen-infrarouge avec corrélation photonique à haute bande passante et détecteurs à puits quantiques“. Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALY065.

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L'émission dans le moyen infrarouge des disques protoplanétaires et des enveloppes stellaires contient de précieuses informations sur leur composition en poussières et en gaz, ainsi que sur les phénomènes qui se produisent au voisinage des étoiles jeunes, comme la formation de planètes terrestres. Pour étudier en détail la physique de ces systèmes dynamiques, il faudrait une résolution inférieure à l’unité astronomique sur des objets à une centaine de parsecs. Une telle résolution ne peut être obtenue que par interférométrie à très longue base car elle correspond à des diamètres de télescope kilométriques. La création d'un interféromètre dans le moyen infrarouge avec de longues lignes de base a été identifiée par l’initiative Planet Formation Imager comme la prochaine étape majeure pour contraindre les modèles théoriques de formation planétaire.Actuellement, les interféromètres infrarouges les plus sensibles, comme MATISSE et GRAVITY au VLTI, reposent sur la recombinaison directe de quelques télescopes. Une telle méthode est difficilement extensible à un grand nombre de télescopes sur des lignes de base kilométriques en raison des pertes en transmission et de l'encombrement des infrastructures. L'interférométrie hétérodyne, largement utilisée dans le domaine radio, pourrait représenter une alternative à l'interférométrie directe car elle ne nécessite pas de recombiner physiquement la lumière des télescopes. Elle repose sur la détection hétérodyne du champ électrique de la lumière à chaque télescope, avec un oscillateur local référencé en phase et des détecteurs moyen infrarouge à grande bande passante. Les signaux résultants sont transmis à un corrélateur qui en extrait les observables interférométriques. Cependant, l'interférométrie hétérodyne moyen infrarouge souffre d'une sensibilité réduite en raison du bruit quantique inhérent à la détection hétérodyne. Pour détecter des objets peu lumineux, des efforts considérables sont nécessaires afin de résoudre les défis techniques et technologiques qui limitent la sensibilité d'un tel système.Mon doctorat se concentre sur les aspects de corrélation et de détection moyen infrarouge de l'interférométrie hétérodyne. L'aspect corrélation consiste à mettre en place et à caractériser le banc de démonstration HIKE (Heterodyne Interferometry Kilometric Experiment) de l'IPAG, à Grenoble. Ce banc utilise un corrélateur photonique analogique constitué de composants télécoms à 1,5 micromètre pour corréler des signaux moyen infrarouge à 10 micromètres, avec des bandes passantes de l'ordre du gigahertz. Une telle expérience de corrélation photonique de signaux moyen infrarouge est une première mondiale. J’ai développé une méthodologie pour caractériser les niveaux de bruit dans le système afin d’identifier les éléments qui dégradent la mesure de la visibilité interférométrique. Mes résultats montrent que le niveau de bruit associé au corrélateur photonique ne dégrade pas le rapport signal sur bruit du système. Ainsi, la corrélation photonique peut être utilisée comme alternative à la corrélation numérique, habituellement utilisée en radioastronomie, mais lourde en calculs numériques.Actuellement, la principale limite de notre système vient des détecteurs commerciaux utilisés pour la détection hétérodyne. J'ai donc étudié la possibilité de remplacer nos détecteurs par des détecteurs à puits quantiques à large bande passante. Ce travail a été réalisé en collaboration avec l'équipe QUAntum physics and Devices (QUAD) du LPENS à Paris, où j'ai caractérisé des détecteurs moyen infrarouge à puits quantiques de type QWIP et QCD utilisant des métamatériaux. En théorie, les larges bandes passantes de ces détecteurs permettraient de détecter plus de signal astronomique. Cependant, malgré des progrès récents, l’efficacité quantique de ce type de détecteurs reste actuellement trop faible pour notre application d’interférométrie hétérodyne. De nouvelles avancées technologiques sont nécessaires
The mid-infrared emission from protoplanetary disks and stellar envelopes carries precious information about their dust and gas composition and the phenomena occurring in the vicinity of young stars, like the formation of terrestrial planets. To study the underlying physics of such dynamical systems, astronomical instruments require a resolution below the astronomical unit on objects a hundred parsecs away. This resolution can only be achieved with long-baseline interferometry because it corresponds to telescope diameters of a few kilometres. The Planet Formation Imager initiative has identified the creation of a mid-infrared interferometric array with a large number of telescopes as the next major step to constrain the theoretical models that describe planetary formation.Currently, the most sensitive infrared interferometers, like the MATISSE and GRAVITY instruments at VLTI, rely on the direct recombination of light from several telescopes. This method is hardly scalable to many telescopes on kilometric baselines because of transmission losses and the bulkiness of the infrastructures. Heterodyne interferometry, which is widely used in radio-interferometry, has been identified as a possible alternative to direct interferometry in the mid-infrared because it does not require recombining the light from all telescopes physically. Instead, it relies on the heterodyne detection of the astronomical electric field with a phase-referenced local oscillator (a laser) and detecting the intermediate frequency with high-bandwidth detectors. The resulting signals are transmitted to a correlator whose role is to retrieve the interferometric observables from them. However, mid-infrared heterodyne interferometry suffers from reduced sensitivity because of the inherent quantum noise in heterodyne detection. Therefore, to detect weak astronomical objects, considerable efforts must be put to solve the technical and technological challenges that further limit the sensitivity of an heterodyne system.My PhD thesis concentrates on the correlation and detection aspects of mid-infrared heterodyne interferometry. The correlation aspect consists of setting up, operating, and characterising the HIKE (Heterodyne Interferometry Kilometric Experiment) demonstration bench at IPAG, Grenoble. The bench uses an analogue photonic correlator built with commercial telecom components at 1.5 micrometres wavelength to correlate mid-infrared signals at 10 micrometres wavelength with gigahertz bandwidths. Such a set-up is a world premiere. I have developed a methodology to characterise the noise levels inside the system to identify the top offenders that hamper the measurement of interferometric visibility, and implement solutions to improve the sensitivity of the bench. My results show that the noise level associated with the photonic correlator is sufficiently low not to deteriorate the signal-to-noise ratio of the system. Hence, photonic correlation is sensitive enough to be used by heterodyne interferometry as an alternative to the computationally heavy digital correlation that is often used for radio heterodyne interferometry.The current top offenders of our system are the commercial mid-infrared detectors that are used for heterodyne detection. Therefore, to improve the sensitivity of the bench, I have studied the possibility of replacing our detectors with high-bandwidth mid-infrared quantum well detectors. This work has been done in collaboration with the QUAD team at LPENS, Paris, where I have characterised metamaterial enhanced Quantum Well Infrared Photodetectors (QWIP) and Quantum Cascade Detectors (QCD). The high bandwidths of these detectors would represent a significant advantage to detect a larger chunk of the astronomical signal. However, despite recent progress, their quantum efficiencies currently remain too low to obtain a game-changing sensitivity improvement in heterodyne interferometry. Further improvement in the technology is required

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Delga, Alexandre. „Du phénomène quantique au dispositif macroscopique, transport électronique dans les détecteurs inter-sousbandes“. Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00769454.

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Les détecteurs à cascade quantique (QCD) sont des composants semi-conducteurs, dans lesquels l'absorption de la lumière dans des puits quantiques de quelques nanomètres de large, à des temps caractéristiques de la picoseconde, permet de réaliser des caméras infrarouges de haute performance. L'enjeu de l'étude du transport électronique dans ces structures consiste à organiser le continuum d'échelles spatiales et temporelles qui relient le phénomène microscopique au dispositif macroscopique. Dans ces travaux de thèse, nous avons montré en particulier que pour modéliser le signal (courant et réponse) dans ces détecteurs, il est nécessaire d'articuler correctement les temps de cohérence quantique et les temps de diffusion semi-classique. Pour comprendre l'origine du bruit, il s'agit de voir que les contributions thermique et de grenaille, usuellement considérées comme indépendantes, ne sont que les deux limites aux temps courts et aux temps longs de la diffusion aléatoire de charges quantifiées. Cette description complète de la physique de ces détecteurs a permis dans un dernier temps de dégager les potentialités principales de cette filière technologique.

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Lhuillier, Emmanuel. „TRANSPORT ELECTRONIQUE DANS LES SUPER RESEAUX : applications aux détecteurs infrarouges à grandes longueur d'onde“. Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00528665.

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L'imagerie infrarouge bas flux requiert des détecteurs grandes longueurs d'onde de hautes performances. Les détecteurs à puits quantiques (QWIP), de par la maturité de GaAs, la facilité à ajuster la longueur d'onde détectée sur une très large gamme et la possibilité de réaliser de larges matrices uniformes constituent d'excellents candidats pour ces applications. Afin de confirmer leur intérêt nous avons procédé à la caractérisation électro-optique fine d'un composant QWIP détectant à 15µm. Les performances mesurées ont été utilisées pour simuler celles d'une caméra basée sur ce détecteur et dédiée à un scénario faible flux et ont permis de valider la capacité de la filière QWIP à répondre à de telles missions infrarouges. Ces simulations ont aussi mis en évidence le rôle extrêmement préjudiciable joué par le courant d'obscurité. Nous avons alors mis au point une simulation basée sur un code de diffusion entre états localisés qui nous a permis de mieux appréhender le transport dans ces structures. Un important travail de développement de l'outil de simulation a été nécessaire. Ce code a révélé le rôle déterminant du profil de dopage sur le niveau de courant d'obscurité. Nous avons ainsi pu réaliser de nouvelles structures aux profils de dopage optimisés et dont le niveau de courant d'obscurité est abaissé de 50%. Nous avons par ailleurs pu apporter une interprétation quantique à la forme des courbes I(V) observée. Mais notre code de simulation s'avère plus généralement un outil puissant de simulation du transport dans les hétérostructures. L'influence des défauts de croissance (défauts d'interface et désordre) a pu être quantifiée et nous avons pu apporter les premières prédictions de performances de QCD THz. Enfin l'influence des effets non locaux sur le transport a été étudiée. L'observation de dents de scie sur les courbes I(V) de QWIP a pu être modélisée et son influence sur la détectivité évaluée.

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Jollivet, Arnaud. „Dispositifs infrarouges à cascade quantique à base de semiconducteurs GaN/AlGaN et ZnO/ZnMgO“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS058/document.

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Ce mémoire de thèse est consacré à l’étude et au développement des hétérostructures semi-conductrices à base de GaN et ZnO. Ces matériaux sont particulièrement prometteurs pour le développement de composants optoélectroniques inter-sous-bandes infrarouges et notamment pour les dispositifs à cascade quantique. Ces semiconducteurs possèdent en effet plusieurs avantages pour la conception de dispositifs à cascade, tels qu’une grande discontinuité de potentiel en bande de conduction et une énergie du phonon LO très élevée. Ces propriétés se traduisent par la possibilité de développer des dispositifs couvrant une gamme spectrale allant du proche-infrarouge au térahertz et offrent la possibilité de réaliser des lasers à cascade quantique térahertz fonctionnant à température ambiante
This manuscript focuses on the study and on the development of semiconductor heterostructures based on GaN and ZnO material. These materials are particularly promising for the development of infrared optoelectronic intersubband devices in particular for quantum cascade devices. These semiconductors own several advantages to design quantum cascade devices such as a large conduction band offset and a large energy of the LO phonon. These properties predict the possibility to develop devices covering a large spectral range from near-infrared to terahertz and offer the possibility to realize terahertz quantum cascade lasers operating at room temperature

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Jourba, Sergueï. „Photodétecteurs infrarouge à cavité résonnante à base de matériaux III-V de la filière Inp couvrant la gamme 1,7-2,2 um“. Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0024.

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L'objectif de ce travail etait la conception et la realisation, en exploitant la filiere inp, de photodetecteurs infrarouges a microcavite resonnante, fonctionnant dans la gamme spectrale 1,7 - 2,2 m et dont la zone active est constituee d'un puits quantique d'ingaas contraint en compression. Cette approche ouvre la possibilite de nombreuses applications dans les domaines de l'analyse spectroscopique et de l'imagerie hyperspectrale, grace a une selectivite spectrale integree et a la condition qu'une fonctionnalite d'accordabilite en longueur d'onde lui soit associee. Des dispositifs demonstrateurs, bases sur une cavite fabry-perot formee avec des miroirs de bragg si/sio 2 et in 0. 5 3ga 0. 4 7as/inp, ont ete realises. Une selectivite spectrale de 9 nm, un rendement quantique de 18% et des courants d'obscurite inferieurs a 10 6 a/cm 2 a la temperature ambiante ont ete obtenus pour un fonctionnement a 2. 06 m. Ces performances demontrent la potentialite de ce concept pour la realisation de systemes de photodetection qui fonctionneront dans le proche infrarouge sans refroidissement. Une etude a ete menee sur la croissance par epitaxie par jets moleculaires des puits quantiques contraints d'ingaas, utilises comme milieu actif du photodetecteur. Il s'est agi d'optimiser les conditions de croissance permettant d'atteindre une longueur d'onde de fonctionnement la plus grande possible tout en gardant une qualite optoelectronique du materiau suffisante. Une procedure de croissance du puits contraint a partir de super-reseaux de monocouches fractionnaires (inas) n(gaas) 0. 2 5 a ete developpee. Cette procedure a permis d'ameliorer la qualite structurale des puits contraints d'ingaas et de repousser la longueur d'onde de fonctionnement jusqu'a 2,35 m. Nous avons evalue theoriquement la faisabilite de photodetecteurs accordables en longueur d'onde dont la fabrication sera basee sur l'exploitation de techniques de micro-usinage de surface (configuration d'une cavite de type air/semiconducteur deformable electro-mecaniquement). Les simulations optiques et mecaniques ont montre que des dispositifs, avec une plage d'accordabilite de l'ordre de 200 nm pour des tensions de commande inferieures a 15 v, pouvaient etre realises. Cependant, la realisation de ces micro-spectrometres necessitera une maitrise des contraintes residuelles dans les couches et une optimisation mecanique de la forme des miroirs suspendus permettant de reduire les deformations indesirables en cours d'actuation.

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Lhuillier, Emmanuel. „Transports electronique dans les super-réseaux : applications aux détecteurs infrarouges à grandes longueur d'onde“. Palaiseau, Ecole polytechnique, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/52/86/65/PDF/THESE_EL.pdf.

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L'imagerie infrarouge bas flux requiert des détecteurs grandes longueurs d'onde de hautes performances. Les détecteurs à puits quantiques (QWIP), de par la maturité de GaAs, la facilité à ajuster la longueur d'onde détectée sur une très large gamme et la possibilité de réaliser de larges matrices uniformes constituent d'excellents candidats pour ces applications. Afin de confirmer leur intérêt nous avons procédé à la caractérisation électro-optique fine d'un composant QWIP détectant à 15µm. Les performances mesurées ont été utilisées pour simuler celles d'une caméra basée sur ce détecteur et dédiée à un scénario faible flux et ont permis de valider la capacité de la filière QWIP à répondre à de telles missions infrarouges. Ces simulations ont aussi mis en évidence le rôle extrêmement préjudiciable joué par le courant d'obscurité. Nous avons alors mis au point une simulation basée sur un code de diffusion entre états localisés qui nous a permis de mieux appréhender le transport dans ces structures. Un important travail de développement de l'outil de simulation a été nécessaire. Ce code a révélé le rôle déterminant du profil de dopage sur le niveau de courant d'obscurité. Nous avons ainsi pu réaliser de nouvelles structures aux profils de dopage optimisés et dont le niveau de courant d'obscurité est abaissé de 50%. Nous avons par ailleurs pu apporter une interprétation quantique à la forme des courbes I(V) observée. Mais notre code de simulation s'avère plus généralement un outil puissant de simulation du transport dans les hétérostructures. L'influence des défauts de croissance (défauts d'interface et désordre) a pu être quantifiée et nous avons pu apporter les premières prédictions de performances de QCD THz. Enfin l'influence des effets non locaux sur le transport a été étudiée. L'observation de dents de scie sur les courbes I(V) de QWIP a pu être modélisée et son influence sur la détectivité évaluée
The low flux infrared imaging needs performant high wavelength detectors. Quantum Well Infrared Photodetectors (QWIP), thanks to the maturity of GaAs, the possibility to adjust the detected wavelength on a large range and to realize large uniform matrix are good candidate for such applications. In order to validate this interest, we have performed an electro-optic characterization of a 15µm sample. These measurements have been used to simulate the performance of a camera based on this QWIP and used in a low infrared photons flux scenario. We predict that this QWIP would succeed. Nevertheless these simulations also underline the detrimental role of the dark current. Thus we have developed a simulation tool based on a hoping approach between localized states, which provide us a better understanding of the transport in these heterostructures. The code has in particular underlines the role plays by the electron –ionized impurities interaction, which make the dark current very sensitive to the doping profile. Using this tool we have designed new structures, with optimized doping profile, in which the scattering rate has been decreased by a factor two. Moreover we have identified a quantum origin to the plateau shape of the I(V) curve. This code is more generally a useful simulation tool for the transport in hétérostructures. The influence of growth defects (non ideal interface and disorder) has been quantized and we have performed the first evaluation of The R0A in a THz QCD. Finally non local transport effects have been investigated. Saw teeth observation on the I(V) curves have been modeled and their influence on the detectivty estimated

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Palaferri, Danièle. „Antenna resonators for quantum infrared detectors and fast heterodyne receivers“. Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC083/document.

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Ce travail de thèse porte sur la conception et la réalisation de méta-structures pour l’amelioration des performances de détecteurs dans les gammes spectrales du moyen infrarouge et du térahertz (THz). Ces méta-structures sont des matrices de résonateurs métalliques qui actent aussi comme antennes, permettant une meilleure collection des photons et un plus fort confinement du champ électrique. Dans ce manuscrit, j’examine les résultats expérimentaux concernant deux photo-detecteurs infrarouges à puits quantiques (QWIP) résonants à une longueur d'onde de 55.5 µm (5.4 THz) et de 8.6 µm, implémentés dans des réseaux d’antennes patch. La responsivité, la détectivité et les performances thermiques des dispositifs en microcavité sont systématiquement comparées au même détecteur fabriqué en géométrie standard ‘mesa’, pour lequel le rayonnement infrarouge est couplé par le substrat. La cohérence du modèle est évaluée en comparant le gain photoconducteur de chaque structure QWIP. Dans le moyen infrarouge, le fonctionnement à température ambiante avec une source de radiation thermique est démontré pour la première fois. De plus, en exploitant la courte durée de vie des porteurs dans la zone de QWIP, une détection hétérodyne à température ambiante a été démontrée jusqu’aux fréquences de quelques GHz, limitée uniquement par la fréquence de coupure du circuit externe. Dans la dernière partie de ce manuscrit, plusieurs perspectives sont discutées concernant des structures de détecteurs quantiques couplés à la géométrie de résonateurs patch et des architectures inspirées des métamateriaux, avec la perspective d’améliorer davantage les performances des photodétécteurs
The present thesis manuscript is about the conception and the realisation of metastructures for the improvement of detector performances in the mid-infrared and terahertz (THz) spectral ranges. These meta-structures are arrays of metal resonators that also act as antennas, allowing a better collection of photons and a stronger confinement of the electric field. In this manuscript, I examine the experimental results regarding a 55.5 µm (5.4 THz) and a 8.6 µm quantum well infrared photodetectors (QWIP), implemented into patch-antennae arrays. The responsivity, the specific detectivity and the thermal performances of the antenna-coupled devices are systematically compared to the same detector processed in standard substrate-coupled ‘mesa’ geometry. In the mid-infrared, the room temperature operation using a thermal radiation source is reported for the first time. Moreover, exploiting the short carrier lifetime in semiconductor quantum wells, a room temperature heterodyne detection is demonstrated, at frequencies up to few GHz, limited only by the cut-off frequency of the external circuit. In the last part of this work, several perspectives are discussed, regarding alternative quantum detector structures coupled to the patch resonators geometry and innovative circuit-like plasmonic architectures, envisioning orders of magnitude improvement in photodetector performances

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Bouragba, Tarik. „Propriétés optiques de puits quantiques GaInAsN/GaAs“. Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00688818.

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Ce travail porte sur une étude expérimentale et théorique des propriétés optiques de puits quantiques contraints GaInAsN/GaAs élaborés par épitaxie sous jets moléculaires. Les transitions interbandes du puit GaInAsN sont étudiés par photoluminescence et absorption optique traitée thermiquement. Les energies correspodantes sont calculées grâce à un modèle k.p. à 10 bandes traitant simultanément la contrainte et le couplage entre états électroniques de l'azote et de la bande de conduction de GaInAs. Le décalage des bandes de conduction contraint GaInAsN/GaAs et de la masse effective des porteurs sont déterminés. La force d'oscillateur et l'élargissement inhomogène des excitons ainsi que le coefficient d'absorption des puits sont extraits des spectres. Un recuit provoque un décalage vers le bleu des energies de transition, qui résulte de l'interdiffusion In/Ga et du réarrangement local autour de l'azote. Cette réorganisation atomique conduit à une diminution du couplage de l'azote avec la bande de conduction.

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Tignon, Jérôme. „Etude de proprietes optiques de puits quantiques de semiconducteurs dans deux cas limites : puits quantiques peu profonds, microcavites de semiconducteurs“. Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066710.

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Dans un premier temps, nous avons etudie les proprietes optiques d'un ensemble de puits quantiques al#xga#1#-#xas/gaas, peu profonds (x = 0. 6 - 18 % d'al), par des mesures de photoluminescence, sous excitation continue et resolue en temps, en fonction du champ electrique et de la temperature. Les resultats experimentaux sont analyses a l'aide d'un calcul utilisant l'approximation des fonctions enveloppes. Nous avons montre que si l'effet du confinement 2d des porteurs reste important, ceux-ci sont tres rapidement balayes sous champ electrique. En particulier, nous avons evalue le temps de fuite par effet tunnel. D'autre part, l'augmentation de la temperature conduit a l'echappement des porteurs, avec d'autant plus de facilite que le puits est peu profond. Enfin, nous avons montre qu'en accord avec la diminution de la force d'oscillateur excitonique, le temps de recombinaison des porteurs, a basse temperature, est plus long que dans les puits conventionnels. Par ailleurs, les processus de relaxation sont ralentis. Dans un deuxieme temps, nous avons etudie une microcavite de semiconducteurs qui est un systeme dans lequel un confinement est realise a la fois pour les porteurs et pour les photons. Nous nous sommes interesses a une situation particuliere ou un etat discret du champ electromagnetique est couple avec un continuum d'etats des excitations electroniques. Nous avons montre que l'application d'un champ magnetique permet alors de passer continument d'une situation de couplage faible decrite par la regle d'or de fermi a une situation de couplage fort decrite par le dedoublement de rabi. Un calcul des magnetoexcitons, valable a tous les champ magnetiques, a ete developpe afin d'obtenir une comparaison pour les energies et les forces d'oscillateurs excitoniques.

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Tessier, Mickaël. „Synthèse et spectroscopie optique de puits quantiques colloïdaux“. Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066547.

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Les particules inorganiques de taille nanométrique ont des propriétés optiques et électroniques qui dépendent de leur taille, de leur forme, de leur composition, et ont un intérêt à la fois d’un point de vue technologique et fondamental. Ce manuscrit de thèse porte sur les nanoplaquettes colloïdales de semi-conducteur. Ce sont des nanoparticules anisotropes dont la plus petite dimension induit un confinement quantique des porteurs de charges. Elles sont alors l’équivalent colloïdal des puits quantiques fabriqués par croissance épitaxiale. Dans ce manuscrit, nous présentons une étude de certains aspects de leur synthèse ainsi que l’analyse et l’interprétation des résultats obtenus par spectroscopie optique sur des ensembles de nanoplaquettes mais aussi sur des nanoplaquettes individuelles. Les mesures spectroscopiques ont pu être effectuées jusqu’à des températures cryogéniques (10 K). D’autre part, une étude spectroscopique a aussi été réalisée sur un premier type d'hétéro-structure colloïdale bidimensionnelle : les nanoplaquettes coeur-coque. Enfin, cette thèse présente aussi la synthèse et les propriétés spectroscopiques d’un autre type d’hétéro-structurebidimensionnelle : les nanoparticules coeur-couronne
Inorganic nanoparticles have optical and electronic properties which strongly depend of their size, their shape and their composition. Beside they are objects of both technological relevance and fundamental scientific interest. Colloidal semi-conductor nanoplatelets are atomically flat nanoparticles with a one-dimensional confinement regime for the charge carriers. Consequently nanoplatelets are the colloidal equivalent of epitaxial quantum wells. Some aspects of the synthesis and optical properties of nanoplatelets are covered in this manuscript. Optical spectroscopy measurements have been made on ensemble of nanoplatelets or single nanoplatelets at both room and cryogenic temperatures (10 K). These spectroscopic methods have been also used to study a new type of two-dimensional colloidal heterostructure: core/shell nanoplatelets. Finally, we present the synthesis and the optical properties of another new type of two-dimensional heterostructure: core/crown nanoparticles

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MOUSSA, ZAFER. „Emission inter-sous-bandes dans les puits quantiques“. Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112404.

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Ce travail de these se rapporte a l'emission intersous-bande dans les puits quantiques. Le manuscrit se divise en cinq chapitres. Le chapitre i est un rappel des proprietes optiques des puits quantiques. Dans le deuxieme chapitre je presente la premiere mise en evidence de la generation de second harmonique dans des puits quantiques sige/si. La partie experimentale est precedee par un historique de la generation de second harmonique dans les puits quantiques et par un rappel des proprietes des transitions intersous-bandes en bande de valence dans les puits quantiques sige. La generation de second harmonique permet l'obtention d'une emission coherente sous pompage optique, mais une alternative plus interessante est l'emission laser sous pompage optique avec inversion de population. C'est l'objet des trois chapitres suivants. Dans le troisieme chapitre, je presente une revue historique de l'emission intersous-bande en regime spontane et en regime laser (laser a cascade quantiques). L'etude des mecanismes de relaxation non-radiatifs qui permet de prevoir la possibilite de l'inversion de population dans des puits quantiques couples est ensuite detaillee. La notion de l'ingenierie des taux de relaxation est introduite dans cette partie en insistant sur le role des phonons optiques longitudinaux. Comme etape preliminaire vers l'emission laser sous pompage optique, les resultats de l'observation de l'emission spontanee sous pompage intersous-bande et interbande sont presentes dans le quatrieme chapitre. Nous avons aussi rapporte une nouvelle technique spectroscopique pour l'etude des transitions intersous-bandes par emission corps noir du gaz d'electrons bidimensionnel. Le cinquieme chapitre traite le regime d'emission stimulee. Le calcul de gain prevoit la possibilite de l'oscillation laser sous pompage optique dans des puits quantiques inseres dans un guide d'onde monomode. Enfin un modele plus complet du calcul de gain est presente

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Paulillo, Bruno. „Circuit-tunable subwavelength terahertz devices“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS130/document.

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La demande croissante en composants optoélectroniques de taille réduite, rapides, de faible puissance et à faible coût oriente la recherche vers des sources et détecteurs de radiation ayant une dimension inférieure à la longueur d'onde émise/détectée. Cette dernière est entravée par la limite de diffraction qui fixe la dimension minimale des dispositifs optiques à la moitié de la longueur d'onde de fonctionnement. A l'inverse, les dispositifs électroniques, tels que les antennes et les oscillateurs, ne sont pas limitée en taille et leur fréquence peut être accordée par des composants discrets. Par conséquent, unifier les mondes de la photonique et de l'électronique permettrait de concevoir de nouveaux dispositifs optoélectroniques sans limitation de taille imposée par la longueur d'onde et ayant des fonctionnalités empruntées aux circuits électroniques. La région spectrale idéale pour développer ce paradigme est la gamme térahertz (THz), à mi-chemin entre les domaines de l'électronique et de l'optique. Dans la première partie de ces travaux, nous présentons de nouveaux micro-résonateurs sub-longueur d’onde en 3D qui fonctionnent comme des circuits LC microscopiques et où la fréquence de résonance peut être accordée en agissant séparément sur la région capacitive et/ou inductive. Dans la deuxième partie, nous illustrons la puissance de cette approche en réalisant de nouveaux méta-dispositifs THz passifs (polaritoniques, commutables optiquement, optiquement actifs) basés sur des composants discrets. La dernière partie de cette thèse est consacrée aux méta-dispositifs actifs. Des photodétecteurs THz à puits quantiques ayant une dimension ≈λ eff /10, en configuration objet unique et réseau sont démontrées, grâce à un schéma de contact efficace et originale pour extraire (injecter) un courant depuis (dans) le cœur semi-conducteur intégré dans chaque résonateur. Enfin, une étude de faisabilité d'un laser sub-longueur d’onde aux fréquences THz est présentée
The need for small, fast, low-power and low-cost optoelectronic components is driving the research towards radiation sources and detectors having a dimension that is smaller than the emitted/detected wavelength. This is hampered by the optical diffraction limit which constrains the minimum dimension of optical devices at half the operating wavelength. Conversely, electronic devices, such as antennas and oscillating circuits, are not diffraction-limited in size and can be frequency tuned with lumped components. Hence, blending the worlds of photonics and electronics has the potential to enable novel optoelectronic devices with no lower size limit imposed by the wavelength, and with novel functionalities borrowed from electronic circuits. The ideal spectral region to develop this paradigm is the terahertz (THz) range, halfway between the electronics and optics realms. In the first part of this work, we present novel subwavelength 3D micro-resonators that behave as microscopic LC circuits, where the resonant frequency can be tuned acting separately on the capacitive and/or inductive regions. In the second part we illustrate the power of this concept by implementing novel lumped-elements-based passive THz meta-devices (polaritonic, optically switchable, optically active). The last part of this thesis is devoted to active meta-devices. Single-pixel and arrays of THz quantum well photodetectors featuring a ≈λeff/10 dimension are demonstrated, thanks also to an effective and original contact scheme to extract (inject) current from (into) the semiconductor core embedded by each resonator. Finally, a feasibility study of a subwavelength laser at THz frequencies is reported

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Bouchiha, Dorra. „Étude de rayures dans un double puits quantique en champ magnétique intense“. Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2002.

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Trenado, Nicolas. „Modélisation et simulation des composants optoélectroniques à puits quantiques“. Phd thesis, Université de Rouen, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010221.

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Ce travail de thèse a pour objet la mise en oeuvre d'une méthode de calcul des états liés dans les structures à multipuits quantiques. Il participe ainsi à l'amélioration des outils de simulation permettant d'optimiser les composants avant leur réalisation. Nous présentons le modèle physique utilisé ainsi que les différentes méthodes couramment employées pour le calcul de ces états. Une comparaison avec le calcul par éléments finis du premier ordre montre un avantage majeur de notre approche dans des cas limites usuels comme le couplage de deux puits identiques ou le calcul des bandes de valence d'un puits quantique large, ainsi qu'en terme de rapidité. La finalité de ce calcul est l'évaluation du gain matériau, élément de base de la simulation des composants. Ce nouveau module vient compléter le simulateur BCBV dont nous rappelons les principaux modèles tels que celui de dérive-diffusion et du couplage électrique-optique en semi-classique. Cependant, la présence de zones quantiques peut nécessiter une approche par la matrice de densité pour rendre compte, de manière plus précise, des phénomènes de transport. Pour finir, nous tentons de comparer les résultats de la simulation du gain avec des mesures effectuées à partir de lasers de type Fabry-Pérot.

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Lefebvre, Pierre. „Étude piézospectroscopique des puits quantiques et superréseaux III-V“. Montpellier 2, 1988. http://www.theses.fr/1988MON20218.

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Etude des proprietes optiques (photoluminescence et reflectivite) a basse temperature de puits quantiques et superreseaux iii-v soumis a des perturbations mecaniques externes. Calcul des energies quantifiees des transitions optiques dans le cadre du formalisme des fonctions enveloppes. Mise en evidence et modelisation theorique de la baisse du coefficient de pression hydrostatique du gap optique fondamental dans le cas des simples puits quantiques gasb-alsb et gaas-ga#1#-#xal#xas, par rapport aux coefficients caracteristiques des materiaux massifs (gasb et gaas). Importance de la non-parabolicite des bandes d'energie. Presentation d'une methode originale d'identification des transitions optiques (discrimination entre excitons lourds et legers) par spectroscopie differentielle en piezommodulation biaxiale coplanaire. Spectroscopie optique de microstructures gaas-ga#1#-#xal#xas de types i et ii, sous contrainte uniaxiale. Cette derniere est appliquee soit parallelement a l'axe de croissance de la structure soit dans le plan des couches. L'accord theorie-experience obtenu pour les variations sous contrainte des energies des transitions optiques, dans le cas des echantillons de type i permet d'elargir le champ d'application du modele utilise aux superreseaux gaas-alas de type ii. La contrainte uniaxiale permet alors de confirmer l'ordonnancement des sous-bandes fondamentales de conduction predit par la theorie des fonctions-enveloppes, a condition que le leger desaccord de mailles entre gaas et alas (0,12%) soit pris en compte dans les calculs

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Baylac, Bruno. „Pompage optique orienté dans les puits quantiques : études dynamiques“. Toulouse, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAT0005.

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Nous avons utilise les ressources du pompage optique oriente dynamique pour mettre en evidence experimentalement des phenomenes physiques, et analyser les mecanismes microscopiques qui les engendrent. Trois themes sont abordes: 1) processus de formation de l'exciton et equilibre dynamique exciton-porteurs libres. 2) mesure du temps de relaxation du spin du trou dans les puits quantiques intrinseques et dopesn. 3) phenomenes collectifs dans les systemes excitoniques denses: deplacement spectral de la luminescence. Phenomenes rapides de relaxation du spin

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Bonnel, Philippe. „Etude optique des doubles puits quantiques GaAs-(GaAl)As“. Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20243.

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Ce travail porte sur l'etude des proprietes optiques des structures a doubles puits quantiques realisees a base des composes gaas et (gaal)as). Ces systemes sont modelises par le formalisme des fonctions enveloppes et analyses par diverses techniques de spectroscopie optique. Les relations de dispersion des sous-bandes de valence, pour un vecteur d'onde de propagation dans le plan des couches, sont calculees de maniere exacte. Le transfert de probabilite de presence d'un puits vers l'autre, que peut engendrer l'augmentation du vecteur d'onde k perpendiculaire ou l'application d'une contrainte mecanique externe, est mis en evidence. Nous effectuons une comparaison, tenant compte des effets excitoniques, entre ces resultats theoriques et les mesures optiques

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Calatayud, José. „Etude optique de puits quantiques et superréseaux CdTe-CdZnTe“. Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20023.

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Les puits quantiques et superreseaux (001) cdte-(cd,zn)te appartiennent a la categorie des structures contraintes: les potentiels de confinement des porteurs dependent donc exclusivement de deux effets: variation des bords de bandes sous contrainte, et decalage de bandes introduit par l'offset chimique. Nous presentons tous d'abord un calcul theorique de la structure de bandes des heterostructures cdte-(cd,zn)te. A cet effet, nous decrivons l'influence du desaccord de maille dans le cadre du formalisme phenomenologique des potentiels de deformation, apres avoir rappele ce que sont les proprietes electroniques du cdte et du (cd,zn)te massifs. Nous determinons ensuite les potentiels de deformation hydrostatique et tetragonale du cdte, au moyen de deux methodes experimentales complementaires: pression hydrostatique et piezomodulation. Enfin, nous exposons des resultats de spectroscopie differentielle appliquee a des simples puits quantiques et superreseaux (001) cdte-(cd,zn)te. Nous obtenons ainsi de precieuses informations sur l'offset de bande de valence et sur les energies de liaisons des excitons

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Barrou, Thomas. „Photodiodes a avalanche a multi-puits quantiques alinas/gainas“. Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112391.

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Ce memoire concerne les photodiodes a avalanche a multi-puits quantiques dans le systeme de materiaux alinas/gainas accordes sur inp. Les structures etudiees presentent la particularite d'etre de type npnp avec une transition de composition graduelle entre la zone d'adsorption et celle de multiplication, contrairement aux approches developpees dans d'autres laboratoires qui etudient des dispositifs npp-p avec une zone de transition en inp. La structure etudiee, et plus particulierement la zone de transition, a ete optimisee a partir de simulations numeriques. Cela a permis d'obtenir des conditions de transport des porteurs satisfaisantes dans le composant. Une caracterisation des coefficients d'ionisation dans les structures multicouches a permis la determination des champs electriques necessaires a l'obtention du phenomene d'avalanche. Un facteur de multiplication de 10 ainsi qu'un facteur d'exces de bruit de 4 pour un fonctionnement a 10 gbit/s ont ete obtenus avec ces dispositifs. Cela a conduit a la realisation d'un photorecepteur dont la sensibilite calculee est de -30 dbm a 10 gbit/s

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THIBAUDEAU, LAURENT. „Theorie et modelisation de detecteurs infrarouge a puits quantiques“. Paris 7, 1995. http://www.theses.fr/1995PA077258.

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Depuis une dizaine d'annees, les detecteurs infrarouge a puits quantiques ont ouvert une voie nouvelle pour la realisation de grandes matrices de detection du rayonnement moyen-infrarouge. L'objet de cette these est de contribuer a la connaissance theorique de differents mecanismes physiques impliques dans le fonctionnement des detecteurs gaas/al#xga#1#-#xas. Apres avoir introduit brievement les outils theoriques de base permettant de comprendre les principes de fonctionnement des detecteurs, nous faisons le lien entre les modeles photoemissif et photoconductif. Nous montrons ensuite comment la prise en compte du champ electrique applique sur la structure modifie le calcul des forces d'oscillateur et de l'absorption. Dans le but de decrire avec precision l'etat d'un electron juste apres ionisation par un photon infrarouge incident, nous presentons une etude temporelle de la photoionisation d'un electron en dehors d'un puits quantique sous champ electrique. Nous developpons ensuite un modele pour la capture des electrons dans un puits quantique sous champ en faisant intervenir la diffusion par les phonons optiques. La vitesse de capture calculee est comparee a celle mesuree dans des experiences de spectroscopie d'impedance. Nous proposons enfin un modele global pour le fonctionnement des detecteurs ; en utilisant comme parametre ajustable la probabilite de capture dans le puits, ce modele fournit des caracteristiques courant d'obscurite tension appliquee en tres bon accord avec l'experience et permet de simuler de facon fiable la reponse et la detectivite des detecteurs

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Orgonasi, Jean. „Proprietes optiques des puits quantiques a modulation de dopage“. Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066451.

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Nous etudions les proprietes optiques de puits quantiques gaas/gaalas a modulation de dopage par des techniques de luminescence et de spectroscopie d'excitation a 2 k. Nous observons trois effets majeurs specifiques aux puits dopes: l'affaiblissement, voire la disparition des effets excitoniques, un decalage vers le rouge de toutes les energies de transition par rapport a celles obtenues suivant un calcul auto-coherent suivant l'approximation de hartre, valide a densite electronique nulle. On interprete ces phenomenes en tenant compte des interactions coulombiennes a n-corps. Nous decrivons les spectres par le calcul deja mentionne et une diminution apparente de l'energie de la bande interdite provenant des effets a n-corps. En faisant varier le nombre de porteurs dans nos structures, nous etudions la dependance fonctionnelle de cette diminution par raport a la densite electronique dans les puits. Nos resultats sont en accord avec les calculs theoriques existants. Enfin, nous confirmons la description theorique de la bande de valence par des experiences de magneto-luminescence

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Trenado, Nicolas. „Modelisation et simulation des composants optoélectroniques à puits quantiques“. Rouen, 2002. http://www.theses.fr/2002ROUES051.

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Ce travail de thèse a pour objet la mise en œuvre d'une méthode de calcul des états liés dans les structures à multipuits quantiques. Il participe ainsi à l'amélioration des outils de simulation permettant d'optimiser les composants avant leur réalisation. Nous présentons le modèle physique utilisé ainsi que les différentes méthodes couramment employées pour le calcul de ces états. Une comparaison avec le calcul par éléments finis du premier ordre montre un avantage majeur de notre approche dans des cas limites usuels comme le couplage de deux puits identiques ou le calcul des bandes de valence d'un puits quantique large, ainsi qu'en terme de rapidité. La finalité de ce calcul est l'évaluation du gain matériau, élément de base de la simulation des composants. Ce nouveau module vient compléter le simulateur BCBV dont nous rappelons les principaux modèles tels que celui de dérive-diffusion et du couplage électrique-optique en semi-classique. Cependant, la présence de zones quantiques peut nécessiter une approche par la matrice de densité pour rendre compte, de manière plus précise, des phénomènes de transport. Pour finir, nous tentons de comparer les résultats de la simulation du gain avec des mesures effectuées à partir de lasers de type Fabry-Pérot
The main goal of this work is the implementation of a new method to calculate bound states in multiquantum well devices. It focuses on the improvement of simulation tools and therefore helps the design of optoelectronic devices prior to their fabrication. We describe the physical model used as well as the classical methods usually employed for this calculation. Compared to first order finite element approach, our method deals correctly with borderline cases like coupling of identical wells or valence bands calculation of large wells and is also advantageous in terms of computational time. The aim of this calculation is the material gain evaluation that is the basis for device simulation. Our new module completes the BCBV simulator of which we will describe the main models such as that of drift-diffusion and electro-optic coupling in the semi-classical approach. However, the quantum wells can require a density matrix approach to take into account transport phenomena more precisely. Finally, we try to compare simulation results with experimental measurements taken from Fabry-Pérot lasers

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Ulmer, Tuffigo Hélène. „Propriétés optiques des puits quantiques et superréseaux CdTe/CdZnTe“. Grenoble 1, 1990. http://www.theses.fr/1990GRE10052.

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Ce travail apporte une contribution a l'etude des proprietes optiques des puits quantiques et superreseaux de semiconducteurs. Le systeme que nous avons etudie, cdte/cdznte, reunit les caracteristiques suivantes: il s'agit d'un systeme contraint possedant un faible decalage de bande de valence; de plus, l'interaction coulombienne de la paire electron-trou formant un exciton est importante, du meme ordre que les energies de confinement des porteurs. Nous avons etudie a l'aide de differentes techniques de spectroscopie optique une serie de puits quantiques simples cdte/cdznte, d'epaisseur variant entre 1000 et 20 angstroms. Les spectres des puits les plus larges sont caracterises par la presence de nombreuses raies fines correspondant aux etats quantifies du mouvement du centre de masse de l'exciton dans la couche de cdte. Ce nouveau type de quantification se transforme en la description plus habituelle de l'exciton bidimensionnel forme a partir d'un electron et d'un trou quantifies separement, au fur et a mesure que l'epaisseur de puits diminue. Nous presentons egalement les resultats de spectroscopie que nous avons obtenus sur une serie de superreseaux de type mixte: du fait des signes opposes de la contrainte dans les couches de cdte et cdznte, les electrons et les trous sont confines dans les couches de cdte (exciton de type un, direct dans l'espace reel) alors que les trous legers sont confines dans les couches de cdznte (exciton de type deux, indirect dans l'espace reel). Nous avons etudie l'influence de deux parametres sur la structure de bande de ces superreseaux: la periode et la deformation

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Lefebvre, Pierre. „Etude piézospectroscopique des puits quantiques et superréseaux III-V“. Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37615081m.

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Orgonasi, Jean. „Propriétés optiques des puits quantiques à modulation de dopage“. Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37617020w.

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Pillonnet, Alain. „Etude théorique de l'ionisation de donneurs par un champ électrique, à partir de l'effet Poole-Frenkel“. Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO19008.

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Analyse bibliographique des effets poole frenkel. La simulation numerique des theories existantes a mis en evidence des anomalies et des problemes non resolus. Des approches originales sont proposees. La notions de saturation pf est introduite en relation est etendue a des puits non coulombiens, ce qui aboutit a la definition d'un effet pf "polymorphe". Une autre extension est proposee qui concerne diverses distributions des donneurs en energie, en presence d'accepteurs

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Carlsson, Johan M. „A first-principles study of interface systems : electronic properties of metal quantum wells and varistor materials /“. Göteborg : Chalmersbibliotekets, 2002. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb39299123x.

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Moradi, Aali Stebe Bernard. „Action d'un champ magnétique sur les trions excitoniques dans les puits quantiques de semi-conducteurs“. [S.l.] : [s.n.], 2001. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/2001/Moradi.Aali.SMZ0122.pdf.

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Mukhtarova, Anna. „Puits quantiques de composés nitrures InGaN/GaN pour le photovaoltaique“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GRENY008/document.

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Ce travail traite de la croissance épitaxiale et de la caractérisation d’hétérostructures àbase de multi-puits quantiques (MPQ) pour des applications dans le photovoltaïque. Leséchantillons ont été obtenus par la technique d’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques(EPVOM) sur des substrats de saphir (0001). La caractérisation structurale etoptique est réalisée par diffraction de rayons X, microscopie électronique en transmission,spectroscopie de photoluminescence et de transmission. Pour étudier la présence de l’effetphotovoltaïque et pour estimer la performance électrique des échantillons, les MPQ ont étéintégrés dans la géométrie de cellules solaires en utilisant de la photolithographie, desattaques réactives ioniques assistées par plasma inductif et des métallisations pour contacterles parties dopées n et p.Nous avons étudié l’influence de différents designs des régions actives InGaN/GaN surles propriétés optiques et électriques des échantillons, c’est-à-dire le nombre de puitsquantiques InGaN, les épaisseurs des puits et des barrières et la composition en indium dansles puits. Deux mécanismes principaux doivent être pris en compte pour une optimisationefficace de composants photovoltaïques: l’absorption des photons et la collections desporteurs. Nous avons montré qu’une augmentation du nombre de MPQ, de leur épaisseur etde la composition d’In améliorait l’absorption, mais causait aussi des pertes dans l’efficacitéde collection du fait de l’augmentation de l’épaisseur de la couche active (champ électriqueplus faible), de la difficulté des porteurs pour s’échapper de puits plus profonds et derelaxation des contraintes (création de défauts structuraux). La décroissance de l’épaisseur desbarrières peut résoudre les deux premiers points, mais le problème de la relaxation de lacontrainte reste entier. Pour notre meilleur design, nous obtenons une efficacité de conversionde 2 % pour des couches 15×In0.18Ga0.82N/GaN qui ont une réponse spectrale qui s’étendjusqu’à 465 nm
In this work we report on epitaxial growth and characterization of InGaN/GaN multiquantumwells (MQWs) heterostructures for application in photovoltaic devices. The sampleswere grown by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) on (0001) sapphire substrate.The structural and optical characterization is performed by X-ray diffraction, transmissionelectron microscopy, photoluminescence spectroscopy and transmission measurements. Toinvestigate the presence of photovoltaic effect and estimate the electrical performance of thesamples, they were processed into solar cells by means of the photolithography, inductivelycoupled plasma reactive-ion etching and metallization to manage n and p contacts.We studied the influence of different InGaN/GaN active region designs on thestructural, optical and electrical properties of the samples, i.e. number of InGaN quantumwells, QW and quantum barrier thicknesses and indium composition in the wells. Two mainmechanisms have to be taken into account for an efficient optimization of photovoltaicdevices: photon absorption and carrier collection. We showed that an increase of the MQWsnumber, their thickness and the In-content allows absorption improvement, but causes lossesin the carrier collection efficiency due to: the increase of the active region thickness (lowerelectric field), the difficulty of the carrier to escape from deeper QWs and the strain relaxation(structural defect creation). The decrease of the barrier thickness can solve the first two issues,but the problem with strain relaxation remains. In the best design, we report the value of2.00% of conversion efficiency for 15×In0.18Ga0.82N/GaN samples with spectral responseextending to 465 nm

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Ben, Cheikh Zouhour. „Étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe“. Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01001986.

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Cette thèse porte sur l'étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe dopés n, par rotation Kerr résolue en temps (TRKR) et par mélange à quatre ondes (FWM). Nous avons étudié trois échantillons de haute mobilité et de caractéristiques différentes.La technique TRKR donne accès uniquement aux excitations de vecteur d'onde nul, dans notre cas l'onde spin-flip en q=0. Nous avons étudié l'anticroisement qui apparait entre l'onde spin-flip et l'excitation spin-flip des ions manganèse. Nous avons étudié la variation du gap, et donc de l'énergie de couplage, entre ces modes en fonction de la puissance d'excitation et du champ magnétique. En particulier nous avons étendu les mesures des modes mixtes à plus basse concentration en Mn (jusqu'à 0.07%) et contrairement à ce qui était attendu, nous avons trouvé que le régime de couplage fort persiste à cette concentration.Nous nous sommes ensuite intéressés à la détermination de la polarisation en spin ζ du gaz d'électrons bidimensionnel, qui peut être déduite de l'énergie de couplage entre les modes mixtes. Nous avons trouvé que la polarisation mesurée par cette méthode excède la polarisation théorique calculée en prenant en compte le renforcement de la susceptibilité par les effets à N corps. Nous avons également mesuré les temps de relaxation des électrons confinés dans le puits quantique, et nous avons montré l'influence de l'échauffement de l'échantillon par le laser sur le temps de relaxation de spin des électrons.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié par FWM l'amortissement et la dispersion des ondes de spin de vecteur d'onde non nul pour l'un de nos échantillons. Nous avons démontré qu'on peut effectivement générer les ondes de spin en excitation femtoseconde, et les détecter en FWM. Nous avons trouvé que leur dispersion est plus faible que celle observée dans les expériences de Raman. Cette faible dispersion pourrait être imputable à la forte densité d'excitation utilisée dans les expériences de FWM (typiquement trois à quatre ordres de grandeur supérieurs à celle du Raman), et/ou au fait que deux ondes de vecteur d'ondes q et -q, ayant des dispersions différentes, sont sondées simultanément en FWM.

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Rakotonanahary, Georges. „Spectroscopie des transitions excitoniques dans des puits quantiques GaN/AlGaN“. Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00662445.

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Ce travail de thèse porte sur l'étude des propriétés optiques et électroniques des puits quantiques de GaN / AlGaN grâce à des techniques classiques de réflectivité résolue en angle et de photoluminescence, ainsi qu'avec la technique de photoluminescence résolue temporellement. Les expériences de photoluminescence en régime continu ont permis d'estimer les énergies des transitions excitoniques qui sont également accessibles en réflectivité. Ces techniques ont ainsi permis de mettre en évidence l'effet Stark dans les puits quantiques GaN / AlGaN. L'effet Stark sur les énergies de transition est cohérent avec la théorie des fonctions enveloppes. Les spectres de réflectivité permettent d'accéder à la force d'oscillateur des excitons grâce à leur modélisation par le formalisme des matrices de transfert, prenant en compte les phénomènes d'élargissement homogène et inhomogènes des transitions optiques. Enfin, les mesures de photoluminescence résolue en temps en fonction de la température, ont également permis d'extraire la force d'oscillateur qui est inversement proportionnelle au temps de recombinaison radiative. Cette étude a également permis de mettre en évidence l'effet Stark responsable de la diminution de la force d'oscillateur en fonction de l'épaisseur du puits quantique mais aussi en fonction de la composition d'aluminium. L'augmentation de l'épaisseur du puits entraîne une diminution du recouvrement des fonctions d'onde, et une augmentation de la composition d'aluminium intensifie le champ électrique et diminue également le recouvrement des fonctions d'onde.

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Marreaud, Nathalie. „Caractérisation de puits quantiques GaInAs/InP par spectrométrie magnéto-optique“. Metz, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1997/Marreaud.Nathalie.SMZ9755.pdf.

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Low temperature absorption spectroscopy under magnetic field (0-8 tesla) in faraday configuration is used to determine the actual profile of InGaAs/InP multi-quantum wells structures. A method is developped for a quantitative analysis of the spectra as a function of the field magnitude. The enveloppe function approach is used and the band non-parabolicity is taken into account though the k. P theory. The coulomb interaction of the electron-hole pair under magnetic field (magneto-exciton) is solved without any requirement on the order of magnitude of the field. The carrier motion along the quantification direction is also included. An applied magnetic field both increases the energy distance between exciton states and the oscillator strengths. These effects, together with the existence of several allowed transitions confinement levels, give significantly rich spectra, provided a fair periodicity of the structure and a good in-plane homogeneity of the interfaces are achieved. Every sample spectra are analysed by performing a systematic calculation of magneto-exciton transition energies. The well width and alloy composition are taken as fitting parameters. For narrow wells, graded interfaces layers effects are also taken into account. In some cases, agreement with experimental finding requires structure parameters somewhat different from nominal data. Defects of periodicity in the structures are quantitatively investigated
La technique de spectrométrie d'absorption à basse température et sous champ magnétique (0-8 tesla) en configuration faraday est utilisée pour déterminer les paramètres structuraux réels d'hétérostructures multi-puits quantiques GaInAs/InP. Une méthode d'analyse quantitative des spectres et de leur évolution avec la valeur du champ est développée. Elle est basée sur la méthode de la fonction enveloppe avec prise en compte de la non-parabolicité des bandes par la théorie k. P. La paire électron-trou en interaction coulombienne sous champ magnétique (magnéto-exciton) est traitée par un formalisme n'imposant pas de restriction sur l'ordre de grandeur du champ et prenant en compte le mouvement des porteurs dans la direction de quantification. Le champ magnétique a pour effets d'augmenter l'écart énergétique entre les états d'un même exciton et d'intensifier les transitions. Ces effets, combinés à la multiplicité des niveaux de confinement impliqués dans les transitions permises, conduisent à des spectres particulièrement riches en informations dans le cas d'une périodicité rigoureuse de l'hétérostructure et d'une bonne homogénéité des interfaces dans leur plan. Pour chaque échantillon, les spectres sont analysés par un calcul systématique des énergies de transition magnéto-excitoniques en traitant la largeur du puits et la composition de l'alliage comme paramètres ajustables avec prise en compte de couches interfaciales graduelles dans le cas des puits les plus étroits. Dans certains cas, la meilleure interprétation des structures spectrales exige l'adoption de paramètres structuraux sensiblement différents des données nominales. Les défauts de périodicité des hétérostructures sont cernés de façon quantitative

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Sainte-Rose, Frédéric. „Modulateur acousto-optique à puits quantiques : étude théorique et expérimentale“. Valenciennes, 2001. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/f54ffb6f-490e-4edc-9dc7-ec92d0f5ce84.

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Nous présentons une nouvelle structure de modulateur acousto-opto-électronique pour les télécommunications optiques. La zone active, formée de puits quantiques, est insérée dans une cavité Fabry-Pérot asymétrique. Nous exploitons l'effet Stark en confinement quantique et l'effet excitonique en présence des contraintes et du champ électrique induits par une onde acoustique de surface. Nous avons mis au point une méthode numérique complète pour l'analyse de la variation du coefficient de réflexion optique du composant. Les profils des champs de déformations et du champ électrique sont déterminés par la méthode polynomiale de Laguerre, les états électroniques par la méthode des éléments finis. Les paramètres optiques sont calculés et le coefficient de réflexion global de la structure obtenu par la méthode des matrices de transfert. L'étude expérimentale est réalisée par photoréflectance et met en évidence la validité du modèle et la faisabilité d'une telle structure
We present a new asymmetric Fabry-Perot acousto-opto-electronic multi-quantum-well modulator structure for optical telecommunications. We elaborated a complete numerical method to analyse the optical reflection coefficient variations produced by various surface acoustic wave powers. We took into account excitonic effect, quantum confined stark effect, strain effect, and the electrical field induced by this SAW. We determined the strain field, as well as the electrical field accompanying the wave using Laguerre polynomial method. Electronic states were calculated by the finite elements method taking account electronic parameter modifications induced by deformations. The complex refractive index was determined from wave functions and energy levels. The overall optical reflection coefficient of the multi-layered modulator is given. The experimental study by photoreflectance shows the validity of our model and the feasibility of such structures

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Bahlak, Samia. „Contribution à l'étude d'un modulateur acousto-optique à puits quantiques“. Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/a93e0d34-1079-4e51-b081-345993233dd1.

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Notre travail s'inscrit dans la mise au point de nouveaux circuits intégrées monolithiques de traitement du signal dans la gamme du Ghz. Il porte sur l'étude d'un modulateur acousto-électro-optique formé de multi-puits quantiques ou nous exploitons l'effet du confinement quantique et le phénomène de résonance excitonique. L'absorption optique est modulée par l'effet Stark et les déformations induits par une onde acoustique de surface. Un outil théorique d'optimisation de la structure du modulateur a été mis au point. La méthode des éléments finis est utilisée pour calculer les niveaux énergétiques des bandes de conduction et de valence et les fonctions d'onde électroniques correspondantes tandis que les énergies de liaisons excitoniques sont calculées par la méthode variationnelle. L'influence des différents paramètres sur l'absorption optique est étudiée. L'optimisation donne des résultats très satisfaisants : rapport de contraste de 18db et variation de transmittance de 0,75. Deux prototypes ont été réalisés dans le but de différencier les effets physiques mis en jeu. La caractérisation du composant par photoluminescence et photoréflectance met en évidence la faisabilité du modulateur acousto-electro-optique à puits quantiques et montre la bonne qualité des prototypes réalisés.

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Priester, Catherine. „Propriétés électroniques de puits quantiques, superréseaux et hétérojonctions de semiconducteurs“. Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10076.

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Dans les structures à puits quantiques sont calculés les niveaux d'impuretés et les niveaux excitoniques. Pour ce faire, après une étude de l'approximation de masse effective à trois dimensions (couramment utilisée pour décrire des superréseaux) et de ses limites de validité, est proposée une équation de masse effective à deux dimensions, mieux adaptée à l'étude de systèmes bidimensionnels.

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SFEZ, BRUNO. „Bistabilite optique dans des micro-resonateurs a multi-puits quantiques“. Paris 11, 1991. http://www.theses.fr/1991PA112291.

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Cette etude presente certains aspects de la bistabilite optique dans des resonateurs fabry-perot non lineaires de couche active en multi-puits quantiques a base d'algaas. Les echantillons etudies ont ete obtenus par epitaxie organo-metallique en phase vapeur. Le mode d'operation est reflexif. Le principe de fonctionnement de ces resonateurs repose sur une non-linearite dispersive d'origine electronique (temps de vie des porteurs 10 ns) obtenue en pompant optiquement l'echantillon dans la queue d'absorption de la couche active (absorption de l'ordre de 100 cm##1). Une methode experimentale originale a ete mise au point pour mesurer l'indice non lineaire induit en fonction de l'intensite a l'interieur du resonateur. Cette variation d'indice sature aux fortes intensites. Des mesures systematiques pour differentes valeurs du coefficient d'absorption montrent que l'intensite de saturation est inversement proportionnelle a ce coefficient. La saturation de l'indice non lineaire est finalement attribuee a la saturation de l'absorption en bord de bande. L'abaissement des seuils de bistabilite est notamment lie au confinement des porteurs et au guidage de la lumiere a l'interieur de la region citee. Nous avons realise ce double confinement en employant une technique de desordre d'alliage localisee qui a conduit a l'obtention d'une barriere de l'ordre de 100 mev et un saut d'indice d'environ -1,2 10##2. Ces caracteristiques nous ont permis d'observer une hysterisis sur des micro-resonateurs carres de 5 m de cote

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Gallart, Mathieu. „Dynamique de recombinaison excitonique dans les puits quantiques GaN/AlGaN“. Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20091.

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Ben, Cheikh Harrek Zouhour. „Étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe“. Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20071/document.

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Cette thèse porte sur l'étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe dopés n, par rotation Kerr résolue en temps (TRKR) et par mélange à quatre ondes (FWM). Nous avons étudié trois échantillons de haute mobilité et de caractéristiques différentes.La technique TRKR donne accès uniquement aux excitations de vecteur d'onde nul, dans notre cas l'onde spin-flip en q=0. Nous avons étudié l'anticroisement qui apparait entre l'onde spin-flip et l'excitation spin-flip des ions manganèse. Nous avons étudié la variation du gap, et donc de l'énergie de couplage, entre ces modes en fonction de la puissance d'excitation et du champ magnétique. En particulier nous avons étendu les mesures des modes mixtes à plus basse concentration en Mn (jusqu'à 0.07%) et contrairement à ce qui était attendu, nous avons trouvé que le régime de couplage fort persiste à cette concentration.Nous nous sommes ensuite intéressés à la détermination de la polarisation en spin ζ du gaz d'électrons bidimensionnel, qui peut être déduite de l'énergie de couplage entre les modes mixtes. Nous avons trouvé que la polarisation mesurée par cette méthode excède la polarisation théorique calculée en prenant en compte le renforcement de la susceptibilité par les effets à N corps. Nous avons également mesuré les temps de relaxation des électrons confinés dans le puits quantique, et nous avons montré l'influence de l'échauffement de l'échantillon par le laser sur le temps de relaxation de spin des électrons.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié par FWM l'amortissement et la dispersion des ondes de spin de vecteur d'onde non nul pour l'un de nos échantillons. Nous avons démontré qu'on peut effectivement générer les ondes de spin en excitation femtoseconde, et les détecter en FWM. Nous avons trouvé que leur dispersion est plus faible que celle observée dans les expériences de Raman. Cette faible dispersion pourrait être imputable à la forte densité d'excitation utilisée dans les expériences de FWM (typiquement trois à quatre ordres de grandeur supérieurs à celle du Raman), et/ou au fait que deux ondes de vecteur d'ondes q et –q, ayant des dispersions différentes, sont sondées simultanément en FWM
This thesis focuses on the study of spin waves in n-doped CdMnTe quantum wells using respectively time-resolved Kerr rotation (TRKR) and four-wave mixing (FWM) techniques. We studied three high mobility samples with different characteristics.The TRKR technique gives access only to zero wave vector excitations, in our case the spin- flip wave q = 0 . We studied the anticrossing that appears between the spin -flip wave and the manganese spin -flip excitation. We studied the gap variation energy between these modes as function on the power excitation and the magnetic field. In particular, we have extended the measurements of mixed modes at lower Mn concentration (up 0.07 %) and contrary to what were expected; we found that the strong coupling regime persists at this concentration.We are then interested in determining the two dimensional electron gas spin polarization ζ, which can be deduced from the energy coupling between the mixed modes. We found that the measured polarization exceeds the theoretical polarization calculated taking into account the increased susceptibility by many-body effects. We also measured the electron spin relaxation time and we have shown that it is influenced by thermal effects inherent to optical pump-probe experiments on this time.In the second part of this thesis, we studied by FWM the damping and the dispersion of the non-zero wave vector spin waves for one of our samples. We have demonstrated that we can actually generate spin waves in femtosecond excitation and deted them by FWM. We found that the dispersion is lower than that observed in the Raman experiments. This low dispersion may be due to the strong excitation density used in the FWM experiments (typically three to four orders of magnitude higher than the Raman ones) and / or the fact that two waves of wave vector q and - q, having different dispersions are simultaneously probed in FWM

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Priester, Catherine. „Propriétés électroniques de puits quantiques, superréseaux et hétérojonctions de semiconducteurs“. Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37600539s.

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MARREAUO, NATHALIE LAURENTI JEAN-PIERRE. „CARACTERISATION DE PUITS QUANTIQUES GAINAS/INP PAR SPECTROSCOPIE MAGNETO-OPTIQUE /“. [S.l.] : [s.n.], 1997. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1997/Marreaud.Nathalie.SMZ9755.pdf.

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Marreaud, Nathalie. „Caractérisation de puits quantiques GaInAs / InP par spectrométrie magnéto-optique“. Metz : Université Metz, 2008. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1997/Marreaud.Nathalie.SMZ9755.pdf.

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Kheng, Kuntheak. „L'exciton chargé négativement X- dans les puits quantiques CdTe/CdZnTe“. Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10006.

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Nous presentons la premiere identification de l'exciton charge negativement x#- dans une heterostructure semi-conductrice, a savoir dans des puits quantiques cdte/cdznte. Nous avons etudie les caracteristiques de la transition optique x#- dans ces puits, notamment en presence d'un champ magnetique. La transition x#- est identifiee dans les spectres d'absorption de puits dopes par modulation avec des donneurs indium. Cette identification est basee sur l'augmentation de l'intensite de la raie x#- avec la concentration d'electrons dans le puits et sur les proprietes de polarisation circulaire de cette raie. Nous avons notamment verifie, par une analyse du taux de polarisation en fonction de la temperature, que le facteur g de l'etat initial de l'absorption x#- est bien celui de l'electron. En placant les plans d'indium dans differentes positions, dans les barrieres et dans les puits, nous avons etudie l'evolution de la raie x#- vers celle de l'exciton piege sur un donneur, d#ox. La force d'oscillateur de x#- est d'environ 10 fois superieure a celle de d#ox. La raie d'absorption x#- est observee pour toute valeur du champ magnetique dans les spectres des echantillons faiblement dopes et l'evolution de sa position en fonction du champ montre que l'espece x#- est probablement localisee par des fluctuations de potentiel dans le plan du puits. En revanche, les spectres de puits contenant un gaz d'electrons concentre (10#1#1cm#-#2) presentent a champ nul un pic associe a l'exciton de mahan et a champ faible des transitions entre niveaux de landau. A champ magnetique suffisamment intense les raies excitoniques x et x#- reapparaissent. Nous attribuons ce phenomene a une reduction des effets d'exclusion et d'ecrantage due au gel des electrons dans les fluctuations de potentiel. Le champ critique de reapparition des raies excitoniques peut servir a definir le seuil du changement de phase metal-isolant detecte optiquement

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Dissertationen zum Thema „Détecteur à puits quantiques“

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