Thèse soutenue le 07 octobre 2022 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique des matériaux

Résumé :
Les alliages semiconducteurs à base de germanium et d’étain ont déjà démontré leur potentiel pour l’élaboration de dispositifs optoélectroniques. Un alliage de germanium avec plus de 6 % devient à gap direct. L’effet laser a déjà été démontré à température ambiante par pompage optique sur des structures mises en tension, tels des micro ponts. La quête d’une diode laser en GeSn est donc lancée. Le développement de LED, ainsi que la compréhension des mécanismes.
Ainsi, le premier chapitre de cette thèse pose le contexte de ces travaux.
Dans un second chapitre, plusieurs couches d’injection de type n sont développées, caractérisées et implémentées dans des structures p-i-n avec une couche active en GeSn. Leurs performances sont comparées et permettent de poser des Un modèle de calcul de structures de bandes d’empilements de (Si)GeSn, basé sur la méthode k.p et développé au sein de l’équipe est ensuite présenté. Il est ensuite comparé à l’électroluminescence en température de deux LED de GeSn avec des teneurs de 13 et 16 % en étain dans la couche active.
Dans un dernier chapitre, deux pistes sont explorées pour améliorer l’efficacité des LED. La première s’intéresse à l’amélioration du rendement quantique interne des LED avec l’implémentation de couches dite « barrière » de part et d’autre de la couche active. En parallèle, l’influence du design, de la transparence des contacts et de la couche fenêtre est évaluée afin d’améliorer le rendement quantique externe des LED.

Jury :
Président : Kuntheak Kheng
Rapporteur : Charles Cornet
Rapporteur : Thierry Talierco
Examinateur : Xavier Letartre
Directeurs de thèse : Vincent Calvo
Co-encadrant de thèse : Vincent Reboud, Nicolas Pauc

Mots clés :
Sciences pour l'ingénieur, Optique appliquée, LED

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