Thèse soutenue le 16 octobre 2019 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Résumé :
Ce travail de thèse est dédié à l’étude de l’effet laser dans les couches GeSn entre 13% et 16% de Sn. Je présente d’abord la photoluminescence de ces couches en fonction de la concentration de Sn, de l’état de contrainte et de la température, au moyen de la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier (FTIR). Le même dispositif est ensuite utilisé pour caractériser l’effet laser dans plusieurs types de micro-cavités GeSn, révélant une dépendance de la température maximale et du seuil laser respectivement à la concentration de Sn et à la qualité cristalline du matériau. Ces deux hypothèses sont ensuite confirmées avec les modélisations du gain optique et des équations laser. Les résultats de simulation suggèrent que limiter l’effet de l’absorption intervalence et augmenter le temps de vie non-radiatif sont des pistes les plus efficaces pour améliorer les performances du laser GeSn. Ces remarques dirigent l’attention vers les couches GeSn déformées en uniaxe [100] et en biaxe (100), dont la variation du gap direct et indirect – importante pour le calcul de gain et l’interprétation des mesures expérimentales – est revisitée dans le dernier chapitre avec un modèle de liaison forte.

Jury :
Président : Thierry Taliercio
Rapporteur : Christian Seassal
Rapporteur : Christophe Delerue
Examinateur : Bruno Gayral
Examinateur : Thierry Deutsch
Directeur de thèse : Vincent Calvo
co-encadrants : Nicolas Pauc, Vincent Reboud

Mots clés :
GeSn, Laser, FTIR, Méthode empirique de pseudo-potentiel, Absorption intervalente, Gain optique, Recombinaison non radiative, Méthode de liaison étroite, Physique de l'Etat Condensé, Nanosciences, Physique du solide

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