Caractérisation optique de nitrures dilués



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tarix01.11.2017
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Proposition de stage master 2 au laboratoire FOTON


Université Européenne de Bretagne, INSA Rennes

UMR CNRS 6082 FOTON-OHM, F-35708 RENNES


Encadrant : mathieu.perrin@insa-rennes.fr

Caractérisation optique de nanostructures à nitrures dilués.


Le laboratoire Foton FOTON (membre du laboratoire d’excellence COMIN labs et de l’institut de recherche technologique IRT B-Com) met sa connaissance de la croissance des semi-conducteurs III-V au profit d’une thématique en plein essor : la photonique sur silicium. D’ores et déjà, les supercalculateurs font une utilisation massive de composants optoélectroniques pour faire communiquer par fibre optique tous les microprocesseurs entre eux. Il est prévu à l’avenir d’intégrer les fonctions optiques au plus près de la puce de silicium pour réduire la taille des composants, et de grands acteurs du domaine (Intel, HP, IBM) ont des programmes de développement de la photonique sur silicium. Le laboratoire cherche donc à réaliser une intégration monolithique de semi-conducteurs III-V, émettant de la lumière, sur un substrat de silicium qui, ayant un gap indirect, n’en émet pas. Une autre application des mêmes recherches est la création de cellules solaires multijonctions à fort rendement exploitant au mieux les propriétés d’absorption des semi-conducteurs III-V et du silicium.


Afin de créer des lasers fonctionnant sur silicium, il est important de créer des matériaux de bonne qualité cristalline, car les défauts sont des centres de recombinaisons non radiatives très efficaces. Pour cela, nous mettons au point en parallèle la croissance du GaP sur Si et la croissance de zones actives sur substrat de GaP, à base de nitrures dilués tels que GaPN ou Ga(NAsP), ou encore à base de boîtes quantiques InGaAs.
Le stage consistera en l’étude de ces échantillons par spectroscopie de photoluminescence (PL) et d’excitation de la photoluminescence (PLE). La PL en fonction de la température est directement reliée à la densité de défauts par les recombinaisons non radiatives des porteurs. La PLE, dans laquelle on vient scanner la longueur d’onde d’excitation de l’échantillon, a une sensibilité importante à la densité d’états du système et à la relaxation des porteurs vers les centres radiatifs (clusters d’azote). En combinant ces deux techniques de caractérisation, il sera possible de clarifier la structure électronique des matériaux et d’améliorer leur qualité en tant que milieu actif d’un laser. L’analyse des spectres obtenus se fera en collaboration étroite avec l’ensemble de l’équipe OHM, qui dispose de moyens de caractérisation structurale (MEB, diffraction des rayons X, AFM …) et de simulation par des méthodes ab initio et de liaisons fortes. Le stage sera rémunéré sur le projet ANR SINPHONIC.



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