Thèse soutenue le 24 septembre 2020 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Paris-Saclay - Spécialité : Physique

Résumé :
Les semi-conducteurs nitrures d’éléments III (AlN, GaN, InN et leurs alliages) sont devenus très importants dans notre vie quotidienne, car ils sont utilisés dans les diodes électroluminescentes blanches, bleues, vertes, et ultraviolettes, ainsi que pour des diodes lasers et l’électronique de puissance et hyperfréquence. Les matériaux nitrures sont fortement polyvalents grâce à leur grande bande interdite directe et accordable de l’ultraviolet jusqu’au visible. Ils donnent accès à une très large gamme d’applications électroniques, optoélectroniques, et photoniques. En photonique, un domaine très prometteur s’appuie sur la plateforme des nitrures d’éléments III sur silicium pour la prochaine génération de circuits photoniques intégrés grâce à sa grande fenêtre de transparence de l’ultraviolet jusqu’au proche infrarouge et la possibilité d’intégration monolithique d’émetteurs actifs comme des puits et boîtes quantiques.
Dans cette thèse, nous étudions différents dispositifs photoniques à base de nitrures et leur intégration dans des circuits photoniques actifs et passifs à des longueurs d’onde allant de l’ultraviolet jusqu’au proche infrarouge. Nous démontrons des seuils lasers bas en pompage optique pulsé et les premiers circuits photoniques actifs à microlaser dans les gammes spectrales bleue et ultraviolette. Nous proposons également une approche pour l’injection électrique dans des micro-anneaux qui est compatible avec des circuits photoniques et nous étudions des nitrures d’éléments III collés sur SiO2 comme plateforme pour des circuits photoniques passifs dans le proche infrarouge.

Jury :
Présidente : Maria Tchernycheva
Rapporteur et examinateur : Alfredo de Rossi
Rapporteur et examinateur : Nicolas Grandjean
Examinateur : Yannick Dumeige
Examinateur : Michael Kneissl
Directeur de thèse : Philippe Boucaud
Co-directeur de thèse : Bruno Gayral

Mots clés :
microlaser, microcavité, photonique intégrée, circuit photonique, nitrures d’éléments III

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