Composants optoélectroniques à microcavités verticales sur GaAs : Technologies avancées pour de nouvelles fonctions
Résumé
To face up the increase in their application fields, laser emitters, including VCSELs, are moving rapidly towards greater integration capabilities, as well as diversified functionalities. Sophisticated structures and geometries for these devices are then mandatory, which implies overcoming first some technological limits. This thesis focuses, on the one hand, on the implementation of a methodology for optimizing molecular beam epitaxial growth from a rapid diagnostic method (uniformity, optical properties control) that can be applied to novel VCSEL structures with stacks of non-periodic layer. On the other hand, the wet GaAlAs oxidation technology is studied. This process, known as AlOx, opens the way for obtaining high-performance single-mode VCSELs through the resulting electro-optical lateral confinement. With the aim of an ultimate control and fine engineering for this confinement, the kinetics of oxidation is thoroughly investigated, an novel oven with a real-time in situ control of the oxidation front is presented, and a derived oxidation technique from the surface of a GaAlAs buried layer is demonstrated. This work contributes to the development of technologies for vertical and lateral structurations into vertical microcavity devices, opening up for VCSELs improved performances and new functionalities.
Face à la diversification des domaines d'application en optoélectronique, les émetteurs lasers, dont les VCSELs, évoluent rapidement vers une plus grande capacité d'intégration, ainsi qu'un accroissement de leurs fonctionnalités. Ceci a pour conséquence une sophistication des structures et des géométries de ces composants, impliquant la levée de certains verrous technologiques. Ce travail de thèse porte, d'une part, sur la mise en place d'une méthodologie d'optimisation de la croissance, d'analyse et de diagnostic rapide intégrée au procédé d'épitaxie par jets moléculaires (uniformité, maîtrise des propriétés optiques) démontrée sur de nouvelles structures VCSEL à multicouche complexe. D'autre part, la technologie d'oxydation d'alliages GaAlAs a été étudiée. Ce procédé, appelé AlOx, a ouvert la voie à l'obtention de composants monomodes performants grâce au confinement électro-optique latéral efficace qu'il réalise. Dans le but d'une maîtrise ultime et d'une ingénierie fine de ce confinement, nous avons approfondi la compréhension des cinétiques d'oxydation, mis en place un four avec contrôle en temps réel du front d'oxydation, et étudié une nouvelle technique d'oxydation d'une couche enterrée GaAlAs à partir de la surface. Ce travail contribue au développement des technologies de structurations verticale et latérale dans les composants à microcavité verticale, qui visent à leur ouvrir de nouvelles performances et fonctionnalités.
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