PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 4 . ÉTUDE DE LA STRUCTURE "3 PUITS QUANTIQUES"
échantillon freq. (THz) B1 P1 B2 P2 B3 P3
(nominale) (Å) (Å) (Å) (Å) (Å) (Å)
L261 2.3 48 157 42 73 27 95
L207 2.7 48 157 42 72 24 94
L170/ L215 3.1 48 161 42 74 20 96
L260 3.5 47 162 41 74 17 98
L242 3.8 47 164 40 73 15 99
TAB. 4.1: Structure de bande des différentes structures. B1 correspond
à la première barrière, et P1 au premier puits quantique, les
longueurs étant donnés en Å. Les puits quantiques sont en GaAs et
les barrières en Al0.15Ga0.85As. Le tiers central du puits large (P1) est
dopé à hauteur de 5 · 10 16 cm −3 . La structure à 3.1 THz est la structure
originale [54]. La fréquence est fixée par la largeur de la barrière
B3 (en rouge), qui couple les deux puits actifs. Les autres modifications
sont introduites pour avoir les structures les plus similaires
entre elles (même champ électrique de fonctionnement, couplage
d’injection et d’extraction similaires).
mêmes, et que les couplages d’injections et d’extraction soient similaires.
Ils peuvent être estimés, et donc ajustés à partir des splitting entre les
niveaux 1 et 4 , et les niveaux 2 et 3 (cf fig. 4.1).
Ces structures se prêtent très bien à une étude comparative de la
Tmax, ainsi que du courant parasite en fonction de la fréquence laser, puisqu’elles
ont des structures de bande très similaires. Seuls les variations
d’épaisseur de la barrière B3 (cf tab. 4.1) sont importantes, puisqu’elle va
définir la fréquence nominale d’émission laser.
4.3 Détails de la structure à 2.7 THz
Avant de comparer les structures pour différentes fréquences nous allons
commencer par décrire en détail une structure afin de se familiariser
avec les mesures expérimentales des lasers à cascade quantique. La fabrication
en salle blanche des dispositifs ainsi que la description du banc
optique de mesure sont décrites en annexes.
4.3.1 Géométrie du ruban laser
Les lasers étudiés dans ce chapitre utilisent un résonateur en forme
de ruban (cf schéma 4.3), de 2 mm de long et environ 200 µm de large.
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