PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 4 . ÉTUDE DE LA STRUCTURE "3 PUITS QUANTIQUES"
nomène responsable de la dégradation des performances avec la température
pour cette structure à 3 puits quantiques.
La densité de courant de seuil est donc limitée par deux paramètres :
le seuil à basse température est tout d’abord limité par le courant parasite,
et son évolution en fonction de la température est limitée par l’émission de
phonon activée thermiquement.
4.5.4 Transition diagonale
Il a été démontré récemment que la même structure 3 puits quantiques,
mais modifiée pour obtenir une transition plus diagonale, fonctionne jusqu’à
une température maximale plus élevée (186K) [29]. Pour comprendre
ce résultat étudions les paramètres qui changent lorsque l’on a une transition
plus diagonale :
– Le dipôle de la transition va être plus faible.
– Le temps de vie τ2 reste inchangé (taux d’émission dans le puits
large).
– Le temps de vie τ21 va augmenter.
– Le courant maximal va diminuer.
– Le splitting intervenant dans le courant parasite est légèrement plus
faible.
On a vu que le temps τ21 se divise en deux partie, la première est la durée
de vie du niveau à température nulle. Cette durée est essentiellement liée
à la probabilité de transition par collision électron électron. La deuxième
partie concerne l’émission de phonons activée thermiquement. Pour ces
deux processus, le recouvrement des fonctions d’onde intervient au carré.
Ce recouvrement varie de la même façon que le dipôle. On peut alors
écrire les ratios des taux de transitions intervenant dans le seuil laser entre
une transition verticale et diagonale :
4.6 Conclusion
τ2,diagonal
τ2,vertical
τ21,diagonal
τ21,vertical
= 1
≈
|zvertical| 2
|zdiagonal| 2
(4.27)
Nous avons vu que deux paramètres limitent les performances des
lasers à cascade quantique utilisant un schéma phonon résonant. Le courant
de seuil est tout d’abord limité par le courant parasite. Ce dernier
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