Etude des structures à cascade quantique sous champ magnétique, Application aux lasers THz et aux détecteurs infrarouges.
Nicolas Péré-Laperne (LPA)

Infos Complémentaires

En salle de conférence IV (24 rue Lhomond, Paris 5, France).

lundi 22 septembre à 14h

Résumé

Le travail de thèse a porté de façon générale sur l’étude des transitions dans les hétérostructures à cascade. Deux types de structures ont été étudiés, le laser émettant dans la gamme des THz et le détecteur moyen infrarouge. Cette étude a été menée en champ magnétique appliqué perpendiculairement ou parallèlement aux couches des hétérostructures. Dans la première configuration, nous avons observé des oscillations de courant dans les deux types de structures associées dans le cas des lasers à des oscillations de puissance lumineuse ainsi que de courant seuil. Ces oscillations sont la signature de différents processus de relaxation élastiques et inélastiques. Par la quantification de Landau, les temps de vie des électrons sur les niveaux mis en jeu dans les transitions sont modifiés menant à une modulation du courant et de la puissance laser en fonction du champ magnétique. Un modèle a été développé pour en comprendre l’origine. Ce faisant les processus dominants limitant le fonctionnement des lasers ont été mis à jour. Dans le cas des détecteurs, le champ magnétique nous a permis d’étudier toutes les origines du courant d’obscurité et de mettre en exergue les facteurs limitant leur fonctionnement. Un modèle décrivant le transport dans ces structures a été élaboré à partir de cette étude. Enfin, dans la seconde configuration, en champ magnétique appliqué de façon parallèle aux couches des lasers à cascade, nous avons pu mettre en évidence un déplacement relatif des sousbandes de la transition radiative.


Abstract

The thesis work was about the study of transitions in quantum cascade heterostructures. Two types of structures were studied, the laser emitting in the THz range and the detector mid infrared. This study has been carried out under magnetic field applied perpendicularly and in a parallel to the layers of the heterostructures. In the first configuration, we observed oscillations of current in both structures associated in the case of lasers to oscillations in laser power and threshold current. These oscillations are the signature of different elastic or inelastic scattering processes. By the Landau quantization, the lifetimes of electrons on levels involved in the transitions are modified leading to a modulation of current and laser power as a function of magnetic field. A model has been developed in order to describe it. As a consequence, the dominant scattering mechanisms limiting the lasers performances have been put in evidence. In the case of detectors, the magnetic field allowed us to study the origins of dark current and to head the limiting factors in the working condition. A model describing the transport in these structures has been established thanks to these observations. And to finish with, in the second configuration, we put in evidence a relative displacement of subbands involved in the radiative transition.

En salle de conférence IV (24 rue Lhomond, Paris 5, France).