Soutenance de thèse de Cyril Cervera - vendredi 16 décembre 2011

Cette thèse porte sur le développement et l’étude de photodétecteurs à base de superréseaux (SR) InAs/GaSb pour des applications d’imagerie dans le domaine spectral du moyen infrarouge. Après avoir mis en avant les propriétés particulières du SR, principalement liées à sa périodicité, et présenté les différentes performances atteintes par ces dispositifs, le processus de fabrication des détecteurs est abordé.

Les structures détectrices élaborées par épitaxie par jets moléculaires EJM ont été dans un premier temps caractérisées. Les mesures ont montré une grande qualité cristalline ainsi qu’une bonne homogénéité sur un wafer 2 pouces. A partir de ces structures, nous avons réalisé les dispositifs photodiodes. Afin de s’affranchir des courants de fuites de surfaces, qui pendant de nombreuses années ont limité les performances de tels détecteurs, nous avons mis au point un procédé technologique de fabrication des pixels, en mettant principalement l’accent sur l’étape de gravure chimique, permettant d’isoler et de dimensionner les diodes, ainsi que sur la protection des flancs après gravure. Cette étude nous a permis de placer nos composants à l’état de l’art mondial en termes de courant d’obscurité. Ensuite, grâce à une meilleure compréhension des phénomènes physiques liés à la génération des courants dans les diodes à SR et à des caractérisations fines (J-V, effet Hall, C-V, mesure de bruit électronique) réalisées sur les composants fabriqués, ce travail a abouti à la définition puis à la réalisation d’une structure améliorée pour le MWIR. Les mesures faites sur cette structure, dite asymétrique, montrent une diminution d’une décade des courants d’obscurité, ainsi qu’une amélioration significative du rendement quantique.