PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 4 . ÉTUDE DE LA STRUCTURE "3 PUITS QUANTIQUES"
La région active (A.R.) est confinée entre le métal supérieur et le métal
inférieur. Le substrat est généralement du GaAs dopé. Le choix du
GaAs plutôt que d’un autre matériau pour le substrat, sert à éviter les
contraintes thermiques éventuelles. En outre il est dopé, afin de d’augmenter
sa conductivité thermique et électrique.
Au
200 µm
Substrat
Au
A.R.
2 mm
FIG. 4.3: Schéma du résonateur ruban, en guide d’onde métal métal.
La région active (A.R.) est prise en “sandwich” entre deux couches
métalliques en or.
4.3.2 Caractéristique à basse température
Les premières mesures sur un laser à cascade quantique sont les mesures
LIV (lumière - intensité - voltage). Un exemple de courbe LIV, pour la
structure à 2.7 THz est représenté dans la figure 4.4. Ces caractérisations
nous permettent d’obtenir plusieurs informations. Elles nous renseignent
sur le comportement électrique (différents alignements électriques, désalignements),
et sur les caractérisations optiques du laser (seuil laser, plage
dynamique c’est à dire la plage de courant où le dispositif est fonctionnel).
Les caractéristiques électriques sont obtenues en mesurant la tension
aux bornes du dispositif en fonction du courant injecté. Afin de pouvoir
comparer les différentes structures entres elles, il est souvent préférable
de tracer ces courbes en fonction de la densité de courant (généralement
en A · cm −2 ). Les mesures électriques nous donnent les premières informations
sur le dispositif. Elles permettent de déterminer les différents alignements
possibles entre les niveaux quantifiés de l’hétérostructure. De
manière intuitive, l’alignement des niveaux quantiques a l’effet suivant sur
les caractéristiques électriques : le transport tunnel entre les niveaux est
maximal lorsque les niveaux ont la même énergie, ce qui implique une
résistance différentielle (dV/dI) faible. Lorsque la tension ne correspond
93