PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 2 . THÉORIE ET MODÉLISATION DES TRANSITIONS
INTER-SOUS-BANDES
2.6.1 Exemple 1 : "Bound to continuum"
La structure bound to continuum (BTC) que nous allons décrire est
celle proposée par Stefano Barbieri et collaborateurs dans l’article [53].
La figure 2.5 décrit un schéma simplifié de la structure de bande d’une
région active bound to continuum. La structure à cascade consiste en une
Energie
Mini Gap
photon
Mini bande
Collision
électron-électron
Position
Mini Gap
Transport
tunnel résonant
τ up
Mini Gap
FIG. 2.5: Schéma de principe d’un laser cascade bound to continuum.
La figure représente l’énergie des niveaux électroniques en
fonction de la position. La partie grise correspond à une minibande
(continuum), c’est à dire un ensemble de niveaux rapprochés. Les
électrons traversent rapidement la minibande par collision électron
électron. Par transport tunnel résonant, les électrons vont se retrouver
dans le niveau confiné (niveau bleu, bound), qui est le niveau
excité de la transition optique. τup correspond au temps de vie dans
le niveau lié, et τgr au temps de vie dans le niveau excité de la minibande
suivante.
répétition d’une même période. Dans un schéma BTC, chaque période est
composée d’une minibande (continuum) et d’un état lié (bound). Un électron
dans la structure va d’abord être injecté dans la minibande, pour ensuite
relaxer rapidement au fond de cette minibande par collision électron
électron. Il passe ensuite rapidement dans le niveau lié par transport tunnel
résonant. La transition vers la minibande suivante se fait en émettant
un photon, et ainsi de suite. En regardant le schéma 2.5, en remplaçant les
électrons par des gouttes d’eau, et éventuellement en ajoutant quelques
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τ gr