Academic literature on the topic 'Capteurs quantiques'

Le développement des technologies quantiques est aujourd’hui l’objet d’importants efforts de recherche, mais les résultats seront-ils à la hauteur des attentes ? L’ordinateur quantique peut résoudre certains problèmes difficiles, qui demandent à l’ordinateur classique un temps de calcul trop important, et peut également attaquer les schémas actuels de cryptage. Cependant, la réalisation d’un ordinateur quantique suffisamment puissant pour résoudre des problèmes pratiques demeure un véritable défi technologique. Il existe plusieurs technologies d’implémentation hardware , chacune avec ses avantages et ses inconvénients. Comme ils sont plus faciles à réaliser, la recherche se dirige également vers la mise au point d’ordinateurs quantiques analogiques et de simulateurs quantiques. Parallèlement, ces travaux ont pour conséquence la conception de capteurs extrêmement sensibles, qui ont de nombreuses applications dans l’industrie de la prospection géologique, dans l’imagerie médicale, dans les technologies militaires et la mise au point de nouvelles méthodes de cryptage immunes contre l’attaque par un algorithme quantique.

La source de photon unique est un composant clef pour le développement des technologies quantiques. À ce jour, les sources les plus performantes exploitent l’émission spontanée d’une boîte quantique semiconductrice, canalisée dans un mode optique bien défini grâce à une nanostructure photonique. Nous présentons une approche originale, la trompette photonique, qui a permis de réaliser des sources monomodes, efficaces et d’une grande agilité spectrale. Par ailleurs, ces objets possèdent des propriétés optomécaniques remarquables et permettent de réaliser des capteurs ultrasensibles.

Les méthodes expérimentales permettant de détecter la résonance de spin électronique de défauts ponctuels du diamant ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de capteurs quantiques à haute sensibilité. De tels capteurs ont notamment démontré des performances exceptionnelles pour l’imagerie magnétique aux échelles nanométriques, conduisant à une transition accélérée vers des solutions commerciales.

Refroidis proche du zéro absolu, les atomes se comportent non plus comme des particules, mais comme des ondes de matière dont la propagation peut conduire à des phénomènes d'interférence. Ces interférences peuvent être exploitées pour mesurer l’accélération avec une très haute précision. Les capteurs inertiels quantiques qui en découlent sont aujourd’hui des dispositifs prometteurs de nombreuses applications comme le guidage et la navigation, ou la gravimétrie ultra-précise.

Les escarres ou les plaies cutanées chroniques (en général) ont été qualifiées d‘ « épidémie silencieuse » et constituent une menace pour la santé publique et l'économie. Cependant, les méthodes de surveillance actuelles restent extrêmement coûteuses, et se limitent souvent au suivi d’un paramètre (pression verticale, pH ou au niveau d'humidité). Par conséquent, la volonté de mettre en œuvre des mesures préventives par une autre technique peu coûteuse, portable et capable de surveiller plusieurs facteurs de risque, en particulier à un stade précoce, est à l'origine recherche. S'inspirant de nos recherches précédentes sur les capteurs nanocomposites polymères cette thèse a été initiée par le professeur Jean-François Feller dans le but de développer un système Quantum Resistive Sensor (QRS) pour anticiper les escarres, en particulier pour les patients handicapés, et selon deux stratégies: (i) l’analyse des biomarqueurs d’escarres par des capteurs de vapeurs résistives quantiques (vQRS) et (ii) la surveillance des pressions sur la peau par des capteurs de pression résistive quantique (pQRS). Dans la première approche, un nez électronique (e-nose) composé de neuf capteurs différents a été fabriqué pour analyser des mélanges synthétiques comprenant trois biomarqueurs (alcool benzylique, tétradécène et pentadécane) et de l’eau. Ensuite, des échantillons réels prélevés sur peau saine, et peau avec lésions ont été analysé par le nez électronique. Pour la seconde approche, les nanocomposites hybrides TPU / pG2% / CNT4%, utilisés comme capteurs de pression, ont permis la conception d’un réseau de 4 puis 16 capteurs et démontré la faisabilité du suivi de pression en temps réel. De nos jours, les dispositifs de santé portables sont souhaités pour fournir des soins et des informations plus pertinentes. Par conséquent, une interface homme-machine (IHM) basée sur une carte PI Raspberry avec écran tactile et connexion bluetooth, a été développée avec succès pour suivre efficacement les forces appliquées en temps réel
Bedsores or chronic skin wounds (in general) have been called ‘a silent epidemic’ posing a significant threat to public health and the economy. However, the current wounds monitoring managements are not only extremely expensive and not mobile but often limited to a single factor monitoring such as vertical pressure, pH or moisture level. Therefore, the willing to implement preventative measurements by another technique which is low-cost, portable and able to monitor several risk factors of bedsores, especially at its early-stage, is the origin of this research. Undertaking an inspiration from our previous research on the development of polymer nanocomposite-based sensors, this thesis was initiated by Prof. Jean-François Feller with the objective to the development of Quantum Resistive Sensors (QRS) for the anticipate detection of bedsores (especially for disable patients who are not capable to move their body by their own self). This has been performed following two strategies: (i) analysis of emited from skin volatile organic compounds (biomarkers) from bedsores by quantum resistive vapour sensors (vQRS) and (ii) pressure monitoring by a quantum resistive pressure sensor (pQRS). On the first approach, a electronic nose (E-nose) composed of nine quantum resistive vapour sensors (vQRS) was fabricated to analyse synthetic blends including three bedsores biomarkers (benzyl alcohol, tetradecene and pentadecane) and water. Then, a set of real samples (healthy skin taken from the healthy volunteer’s skin, background and two bedsores samples collected from the bedsores patients’ skin) was successfully collected and analysed by our current E-nose. On the second approach, hybrid TPU/pG2%/CNT4% nanocomposites were assembled into a 4 then 16 sensors array to prove feasibility to monitor applied forces in real time. Nowadays, wearable health devices are required to better monitor health status and provide more data to clinicians with a potential for earlier diagnostic and guidance of treatment. Therefore, a Human Machine Interface (HMI) based on a Raspberry PI Card with a touch screen and Bluetooth connection has been successfully developed to effectively follow applied forces in real time

Ce travail de thèse a porté sur la synthèse de boîtes quantiques (BQs) de semi-conducteurs nitrures orientés (11-22) ou (0001) par épitaxie par jets moléculaires à plasma d'azote, pour des applications aux capteurs chimiques pour la détection du niveau de pH, d'hydrogène ou des hydrocarbures dans des environnements gazeux ou liquides. Dans la première partie de ce manuscrit, je décri la synthèse des couches bidimensionnelles semi-polaires (11-22) : des couches binaires (AlN, GaN, and InN) et des ternaires (AlGaN et InGaN), qui sont requises pour le contact de référence dans les transducteurs et aussi pour établir une connaissance de base pour comprendre la transition dès la croissance bidimensionnelle à la croissance tridimensionnel des BQs. Un résultat particulièrement relevant est l'étude de la cinétique de croissance et l'incorporation de l'indium dans les couches d'InGaN(11-22). De même que pour InGaN polaire (0001), les conditions optimales de croissance pour l'orientation cristallographique semi-polaire correspondent à la stabilisation de 2 ML d'In sur la surface, en excellent accord avec des calculs théoriques. Les limites de la fenêtre de croissance en termes de température du substrat et de flux d'In sont les mêmes pour les matériaux semi-polaire et polaires. Cependant, j'ai constaté une inhibition de l'incorporation de l'In dans les couches semi-polaires, même pour une température en dessous du seuil de la ségrégation pour l'InGaN polaire. Dans une deuxième étape, j'ai fabriqué des super-réseaux de BQs de GaN/AlN et InGaN/GaN, à la fois dans l'orientation polaire et semi-polaire. Les mesures de photoluminescence et de photoluminescence en temps résolu confirment la réduction du champ électrique interne dans les boîtes semi-polaires. D'autre part, les BQs semi-polaires à base d'InGaN doit relever le défi de l'incorporation d'In dans cette orientation cristallographique. Pour surmonter ce problème, l'influence de la température de croissance sur les propriétés des boîtes quantiques InGaN polaires et semi-polaires a été étudiée, en considérant la croissance à haute température (TS = 650-510 °C, où la désorption d'In est active) et à basse température (TS = 460-440 °C, où la désorption d'In est négligeable). J'ai démontré que les conditions de croissance à faible TS ne sont pas compatibles avec le plan polaire, tandis qu'ils fournissent un environnement favorable au plan semi-polaire pour améliorer l'efficacité quantique interne de nanostructures InGaN. Enfin, j'ai synthétisé un certain nombre de transducteurs à BQs de GaN/AlN et InGaN/GaN selon les axes de croissance polaire et semi-polaire. Dans chaque cas, les conditions de croissance pour atteindre la fourchette spectrale ciblée (420-450 nm d'émission à avec une couche contact transparente pour des longueurs d'onde plus courtes que 325 nm) ont été identifiés. L'influence d'un champ électrique externe sur la luminescence des transducteurs ont confirmé que la meilleure performance (plus grande variation de la luminescence en fonction de la polarisation) a été fournie par des structures à base de BQs d'InGaN/GaN. Avec ces données, les spécifications des transducteurs opto-chimiques ont été fixées : 5 perides de BQs d'InGaN/GaN sur une couche contact d'Al0.35Ga0.65N:Si). Puis, j'ai synthétisé un certain nombre de ces transducteurs afin d'obtenir un aperçu sur la reproductibilité, limites et les étapes critiques du processus de fabrication. En utilisant ces échantillons, nous avons réalisé un système capteur intégré qui a été utile pour le suivi de la valeur du pH de l'eau.

Le sujet de cette thèse concerne l'étude de transistors bipolaires submicroniques à émetteur polysilicium, compatibles avec une technologie silicium CMOS (BICMOS) du ÇNET de Meylan, et au premier chef le développement d'une modélisation afférente. Après un rappel d'une investigation sur des profils mesurés (SIMS) ayant amené à développer un modèle de (co)diffusions, nous présentons des mesures électriques en statique (cf. "Gummel") et en dynamique, capacitives essentiellement. Une discussion s'appuie sur ce travail, qui permet d'étudier l'influence de différentes variantes sur le process, particulièrement au ni veau du polysilicium et du collecteur, vis à vis, en particulier, du gain en courant et de la fréquence de transition. Les mesures électriques mettent aussi enexergue les défauts structurels du composant Nous avons alors développé un logiciel numérique bidimensionnel, résolvant les équations de Poisson et de continuité des courants, qui plus est couplées avec l'équation de Schroedinger. Cette dernière est en effet introduite pour décrire le transport tunnel à travers une fine couche d'oxyde (typiquement 15 A) sous le polysilicium (elle induit un accroissement du gain, en diminuant le courant de trous de la base). La dernière partie du travail concerne la modélisation du BICMOS à base SiGe, donc d'une structure à hétérojonctions, pouvant fonctionner à de très hautes fréquences (cf. Circuits RF)
The aim of this work is the study of a submicronic bi polar transistor, compatible with a silicon technology (BICMOS), developed by CNET lndustry (Meylan-France). First of all, we discuss with the doping level profiles. We develop a (co)diffusion modeling into the polysilicon and the monocrystalline silicon underneath. Then, we present static electrical characteristics such Gummel's ones, and dynamic measurements such as capacitances. We consider the effects of process on device parameters such as current gain and cut-off frequency. These characterizations point out the technological drawbacks concerning the device behavior. The core of the subject lies in developing a bidimensional device simulator dealing with the so-called drift-diffusion model. Moreover, we have to model the electrical transport through a very thin oxide (15 A) located between polysilicon and monosilicon, which increases the gain current by decreasing the hale current. Then we add the resolution of the Schroedinger equation to make the simulations fully numerical. The method used for this former one is a transfer matrix algorithm. Finally, we study a hetero junction transistor structure: a bipolar transistor with a SiGe-doped base. This structure gives high cut-off frequency specified for RF applications

L'imagerie infrarouge presente des limitations inherentes aux detecteurs. Afin de proposer et d'evaluer certaines techniques correctives, nous avons realise la maquette d'un dispositif de veille panoramique. Le detecteur utilise est une barrette hgcdte de 288 points, multiplexes par dtc, avec tdi sur 4 elements. C'est un prototype du lir (cea) sensible jusqu'a 11 microns. Les resultats se transposent facilement a d'autre capteurs. L'analyse des limitations liees a la physique et a la technologie des materiaux montre que les caracteristiques des detecteurs ne sont pas parfaitement maitrisees, en particulier la longueur d'onde de coupure. Les consequences, mineures pour un element isole, sont preoccupantes avec des detecteurs multielements. La multiplicite des sites sensibles est le second aspect de l'analyse. La dispersion des caracteristiques et les derives sont la source d'un bruit spatial fixe, que les corrections habituelles ne suppriment pas totalement. Cela nous a mene a optimiser la periodicite d'une prise de reference. Parallelement des procedures de correction non lineaires ont ete mises en uvre et jugees satisfaisantes. D'autre part, le multiplexage des detecteurs peut engendrer des images fantomes qui occasionnent des fausses alarmes. Pour resoudre ce probleme, on presente un traitement d'image base sur la connaissance a priori des parasites. Le troisieme axe concerne l'echantillonnage. L'echantillonnage spatial, dicte par la geometrie du detecteur, conduit a une forte sensibilite du signal suivant la position de l'image a la frontiere entre deux lignes. Cela peut entrainer des non detections qu'il est possible d'eviter par le biais du traitement du signal. On expose entre autre, une procedure a base d'interpolation, qui renforce efficacement la detection.

Ce travail a été consacré à l'analyse de verres chalcogénures par spectroscopie photoélectronique à rayonnement X (XPS) couplée à des calculs quantiques. Une première partie du mémoire traite de verres thiosilicates et thiogermanates pour lesquels une analyse des pics de cœur XPS a permis de dégager certaines conclusions quant à l'influence d'un changement de teneur et de nature de l'agent modificateur. Pour approfondir les résultats expérimentaux, nous avons réalisé des calculs ab-initio en formalisme Hartree Fock sur les verres thiogermanates. L'analyse des spectres de valence XPS (des verres thiogermanates et thiosilicates) a également été réalisée à partir d'une étude approfondie effectuée en calcul périodique FPLAPW, sur les phases cristallisées GeS2, Na2GeS3 et SiS2. Un deuxième aspect de cette thèse concerne le suivi, lors de la mise en solution, des évolutions chimiques à la surface de membranes de capteurs chimiques à base de verres thioarséniates et sensibles aux ions cuivre
The aim of this work is the analysis by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) of chalcogenide glasses associated with theoretical calculations. The first part of this report deals with thiosilicate and thiogermanate glasses for which a XPS analyses of core peaks allowed us to determine the influence of a change of modifier content and nature. In order to support the experimental results, ab initio calculations (HF - LanL2DZ) were performed on clusters modelling thiogermanate glasses. Beside this core peak study, the XPS valence spectra of thiogermanate and thiosilicates glasses were analysed. These analyses were based on theoretical calculations performed in a FPLAPW method on reference crystalline materials such as GeS2, Na2GeS3 et SiS2. The second part of this report concerns the study of the chemical evolution (for soaked samples) at the surface of a membrane of chemical sensors based on thioarseniate glasses and sensitive to cupric ions

Les photodiodes a avalanche a puits quantiques multiples gaas/al(x)ga(1-x)as sont etudiees pour la photodetection avec un bruit faible dans le domaine des longueurs d'onde du visible. Les procedures de fabrication ont ete developpees pour obtenir des composants integres et fiables. La caracterisation des photodiodes est basee sur une analyse auto-coherente des caracteristiques courant-tension, capacite-tension et des courbes de bruit de fond. Des resultats sont presentes pour les photodiodes a puits quantiques multiples gaas/al(x)ga(1-x)as non dopes ayant differentes geometries et differentes concentrations en aluminium, et pour les photodiodes a puits quantiques multiples et a barriere dopee ayant differents niveaux de dopage. Les coefficients d'ionisation, le gain en courant, le bruit de multiplication et le courant d'obscurite dependent de la geometrie de la structure et de la concentration en aluminium. Si la structure est dopee, le bruit de multiplication est considerablement reduit car les collisions ionisantes sont predominantes pour un seul type de porteurs seulement

Ce travail de thèse porte sur l'étude et la réalisation de lasers à cavité verticale accordable et émettant à 1,55 µm, destinés aux applications télécom, capteurs intégrés et imagerie médicale. En vue de réaliser des VCSELs accordables sur de large gamme spectrale (>> 50 nm), ce travail de thèse s'est attaché à étudier et à améliorer les éléments clés constitutifs de ces dispositifs, à savoir : les miroirs de Bragg, la zone active, et les performances optiques et thermiques des VCSELs. Le fort contraste d'indice (Δn~1,9) des matériaux diélectriques (a-Si/a-SiN,x) a permis d'avoir une bande passante du miroir de Bragg suffisamment large (~700 nm) et des hautes réflectivités (~99,6%), assurant un bon fonctionnement du VCSEL. Pour la région active, nous avons opté pour les fils quantiques, qui grâce à leur dispersion en taille, permettent de bénéficier d'un gain matériau large bande. La réalisation d'un VCSEL à fils quantiques avec des miroirs diélectriques a permis une première démonstration internationale d'une émission laser sur un large domaine spectral de plus de 117 nm, couvrant ainsi les bandes de télécommunication optique C et L. L'émission laser est obtenue sous pompage optique continu jusqu'à une température de 42°C avec une puissance émise maximale de 1,3mW. Pour améliorer la puissance émise du laser, une étude en fonction du nombre de paires du miroir de sortie a été conduite. Pour un nombre de paires variable (4, 5 et 6 paires), le meilleur compromis a été obtenu pour un miroir de sortie comportant uniquement 4 paires, permettant d'accroitre la puissance émise de 0,1 mW (6 paires) à 1,3 mW (4 paires). Dans ce cas, l'amélioration des performances optiques s'est traduite également par un meilleur rendement quantique différentiel externe du laser et une augmentation de la plage de fonctionnement en puissance de pompe. Afin d'améliorer la dissipation thermique du VCSEL, le concept du miroir hybride a été développé. Ce dernier permet de conserver voire d'améliorer la réflectivité du miroir diélectrique classique tout en réduisant le nombre de paires le constituant. Ceci a permis de démontrer expérimentalement une diminution de 29 % de la résistance thermique, ce qui confirme l'efficacité du miroir hybride pour être une alternative potentielle au miroir diélectrique classique. Cette amélioration de l'aspect thermique a permis une augmentation de la température de fonctionnement jusqu'à 45°C et une puissance émise maximale de 1,8 mW. La réalisation du procédé TSHEC combiné au miroir hybride enterré, a permis d'améliorer encore davantage les performances optiques et thermiques du VCSEL. Ainsi, avec un miroir enterré de 20 µm de diamètre, nous avons démontré une puissance émise maximale de 2,2 mW avec une plage de fonctionnement en puissance de pompe plus large et une température de fonctionnement allant jusqu'à 55°C. L'ensemble de ces optimisations seront prochainement implémentées dans les structures VCSELs accordables du projet ANR HYPOCAMP
This thesis focuses on the study and realization of broadband vertical cavity lasers emitting at 1,55 µm, useful for telecom applications, integrated sensors and medical imaging. ln order to achieve tunable VCSELs over broad spectral range(>> 50 nm), this thesis focused on the study and improvement the key components of these devices, which are: Bragg mirrors, active region and optical and thermal performances of VCSELs. The high index contrast (Δn~1,9) of dielectric materials (a-Si/a-SiN.) allowed a large bandwidth mirror (~700 nm) and high reflectivity (99.6%), ensuring a good VCSEL operation. For the active region, we opted for using quantum dashes, and thanks to their size dispersion allow having a broadband gain material. The realization of the quantum dashes based VCSEL with dielectric mirrors allowed a first international demonstration of a laser emission over a broadband of 117 nm, covering the optical telecommunication C and L bands. The laser emission is obtained under continuous optical pumping up to 42°C with a maximum output power of 1.3 mW. To improve the emitted laser power, a study based on the number of the output mirror pairs was conducted. For a variable number of pairs (4, 5 and 6 pairs), the best compromise was obtained for an output mirror with 4 pairs only, for which the output power is increasing from 0.1 mW (6 pairs) to 1.3 mW (4 pairs). ln this case, besides the increase of the output power, performance improvement is also reflected by improved external differential quantum efficiency of the laser and an increase in the operating range of the pump power. To improve the thermal aspect of the VCSEL, an approach based on the use of hybrid mirror was developed. This allows to keep even to improve the reflectivity of the standard dielectric mirror while reducing its number of pairs. Experimentally, it has been demonstrated a 29 % reduction in thermal resistance, confirming the effectiveness of the hybrid mirror to be a potential alternative to standard dielectric mirror. This improvement in term of thermal dissipation allowed an increase in operating temperature up to 45°C and a maximum output power of 1.8 mW. The realization of TSHEC process based on buried hybrid mirror, allowed further optical and thermal enhancements. Thus, with a 20 µm Bragg mirror diameter, we have demonstrated a maximum output power of 2.2 mW with a larger pump power operating range and a temperature operating up to 55 °C. All these optimizations will soon be implemented within the tunable VCSEL structures of HYPOCAMP ANR project

Ce travail a consisté en la croissance (par épitaxie à jets moléculaires) et la caractérisation de nanostructures à base de semiconducteurs nitrures (GaN, AlN et alliages) afin de développer de composants optoélectroniques avancés basés sur les transitions intrabandes pour la prochaine génération de systèmes de télécommunications à très haut débit. Une première série de résultats concerne la croissance de couches minces de nitrures, notamment celle des alliages d'AlGaN. D'après notre étude, la croissance de couches dont la fraction molaire d'Al reste en deçà de 35 % nécessite la présence d'un excès de Ga. Au delà, il est nécessaire d'utiliser l'In en tant que surfactant ou bien de réaliser des superalliages GaN/AlN. Des études du dopage Si de ce type de structures ont été menées. Nous avons ensuite étudié des structures à multicouches de puits quantiques GaN/AlN dopées Si. Celles-ci présentent les pics d'absorption ISB polarisée p à des longueurs d'onde de la gamme des télécommunications à température ambiante. L'effet de divers paramètres de croissance et de design a été étudié. L'analyse des caractérisations de ces échantillons a permis d'évaluer le champ électrique interne ainsi que l'offset de bande de conduction entre le GaN et l'AlN de nos structures. Concernant la synthèse des structures multicouches de boîtes quantiques GaN/AlN dopées Si, nous avons adapté la technique de croissance de ces structures pour minimiser la taille de boîtes, et ce, de manière à ce que leur absorption intrabande puisse atteindre les longueurs d'onde des télécommunications optiques. L'énergie du pic d'absorption des boîtes peut être ajustée en modifiant la quantité de GaN dans les boîtes, la température de croissance, et le temps d'interruption de croissance. Enfin, les résultats obtenus sur la réalisation de composants sont développés. Nous nous sommes focalisés sur les dispositifs basés sur l'absorption (photodétecteurs à puits et à boites quantiques, modulateurs électro-optiques) et l'émission de lumière infrarouge dans la gamme de longueurs d'onde des télécommunications. Des résultats prometteurs ont été obtenus sur l'ensemble de ces composants, ils forment une première étape vers la fabrication de composants pour les télécommunications à base de semiconducteurs nitrures
This work focuses on the molecular-beam epitaxial growth and characterization of nanostructures based on nitride semiconductors (GaN, AlN and alloys) in order to develop advanced optoelectronic devices based on intraband transitions, towards the next generation of high-speed telecommunication systems. A first set of results reports on the growth of nitride thin layers, including AlGaN alloys. Our study has demonstrated that the growth of layers whose Al molar fraction stays below 35% requires an excess of Ga. For higher Al content, it is necessary to use In as a surfactant or to grow super-alloys GaN/AlN. Studies on doping these structures with Si have also been performed. We have then studied multilayered structures of Si-doped GaN/AlN quantum wells. They display p-polarized intersubband absorption peaks at wavelengths in the telecommunication range at room temperature. The effect of various growth and design parameters has been studied. Various characterizations were applied to the assessment of the internal electric field and the conduction band offset between GaN and AlN in our structures. About the fabrication of multilayered structures of Si-doped GaN/AlN quantum dots, we have adapted the growth techniques in order to minimize the size of the dots, to tune the intraband absorption within the telecommunication range. The absorption energy can be adjusted by modifying the amount of GaN in the dots, the growth temperature and the ripening time. Finally, these structures have been processed for the fabrication of optoelectronic devices. We have focused on devices based on absorption (quantum wells and quantum dots based photodetectors, electro-optical modulators) and based on the emission of infrared light at telecommunication wavelengths. The promising performance of these devices constitutes a first step towards the fabrication of telecommunication devices based on nitride semiconductors

Ce travail a consisté en la croissance (par épitaxie à jets moléculaires) et la caractérisation de nanostructures à base de semiconducteurs nitrures (GaN, AlN et alliages) afin de développer de composants optoélectroniques avancés basés sur les transitions intrabandes pour la prochaine génération de systèmes de télécommunications à très haut débit. Une première série de résultats concerne la croissance de couches minces de nitrures, notamment celle des alliages d'AlGaN. D'après notre étude, la croissance de couches dont la fraction molaire d'Al reste en deçà de 35 % nécessite la présence d'un excès de Ga. Au delà, il est nécessaire d'utiliser l'In en tant que surfactant ou bien de réaliser des superalliages GaN/AlN. Des études du dopage Si de ce type de structures ont été menées. Nous avons ensuite étudié des structures à multicouches de puits quantiques GaN/AlN dopées Si. Celles-ci présentent les pics d'absorption ISB polarisée p à des longueurs d'onde de la gamme des télécommunications à température ambiante. L'effet de divers paramètres de croissance et de design a été étudié. L'analyse des caractérisations de ces échantillons a permis d'évaluer le champ électrique interne ainsi que l'offset de bande de conduction entre le GaN et l'AlN de nos structures. Concernant la synthèse des structures multicouches de boîtes quantiques GaN/AlN dopées Si, nous avons adapté la technique de croissance de ces structures pour minimiser la taille de boîtes, et ce, de manière à ce que leur absorption intrabande puisse atteindre les longueurs d'onde des télécommunications optiques. L'énergie du pic d'absorption des boîtes peut être ajustée en modifiant la quantité de GaN dans les boîtes, la température de croissance, et le temps d'interruption de croissance. Enfin, les résultats obtenus sur la réalisation de composants sont développés. Nous nous sommes focalisés sur les dispositifs basés sur l'absorption (photodétecteurs à puits et à boites quantiques, modulateurs électro-optiques) et l'émission de lumière infrarouge dans la gamme de longueurs d'onde des télécommunications. Des résultats prometteurs ont été obtenus sur l'ensemble de ces composants, ils forment une première étape vers la fabrication de composants pour les télécommunications à base de semiconducteurs nitrures.

Cette these demontre l'interet des heterostructures semi-conductrices pour la caracterisation des etats presents aux interfaces dielectrique/semi-conducteur (d/sc), etats qui jouent un role important dans les composants electroniques actuels. Deux methodes originales de caracterisation de l'interface d/sc sont proposees. La premiere est une methode de mesure du spectre dit(e) des etats d'interface. Elle est basee sur la mesure de la densite de porteurs ns dans des motifs de hall recouverts du dielectrique a caracteriser et equipes d'une grille metallique (structures mis-h : metal-isolant-semiconducteur a heterostructure). Dans ces structures, ns est en effet l'image directe du niveau de fermi a la surface du sc. Cette propriete permet d'acceder a dit par la mesure dc de la tension de hall en fonction de la tension de grille vg. Cette methode se distingue des methodes usuelles (c-v, analyse de la conductance et dlts) par sa precision, sa capacite a mesurer des densites d'etats elevees et sa facilite de mise en uvre. La seconde methode, baptisee cfts (spectroscopie par analyse de transitoires effectues a niveau de fermi constant), permet de situer dit par rapport a la bande interdite du sc. Elle est basee sur la fixation par un asservissement externe du niveau de fermi dans la structure. A l'interface sinx/gaas, nous mesurons un spectre dit a profil en u avec un minimum de 4. 10 1 2 cm 2. Ev 1 situe a 0. 8 ev du minimum de la bande de conduction. Les spectres obtenus ont ete introduits dans un modele detaille de la reponse dynamique des composants. L'excellent accord mesures/modele, quel que soit le regime d'excitation de vg (continu, alternatif et transitoire), confirme la validite de la methode de determination de dit et la coherence de la modelisation proposee. Ces deux methodes composent un ensemble coherent de caracterisation des etats d'interface dans une heterostructure, applicable quelle que soit la filiere technologique des heterostructures.