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Titre: Etude des photodetecteurs ultra-violet à base d'heterostructures de nitrures III-N GaN/ AlGaN

Domaine: Sciences de la matière (SM)

Filière: Physique

Option: Micro-Opto-Electronique

Auteur: MECHEREF Rachid

Soutenu (e) le: 26/06/2006

Sous la direction de: K. ZITOUNI, Professeur, Université d’Oran

Le président du jury : D.SIB, Professeur, Université d’Oran

Examinateur1: L. DAHMANI Maître de Conférences, Université d’Oran

Examinateur2: N. HAMDADOU, Maître de Conférences, E.N.S.E.T. Oran

Examinateur3: A. KADRI, Professeur, Université d’Oran

Résumé:

La détection des rayonnements dans le domaine Ultra-Violet (lamda<400 nm) présente un intérêt considérable compte tenu du très fort potentiel d'applications dans de nombreux domaines extrêmement porteurs: médecine, communications, stockage et lecture des informations, dosimétrie, détecteurs d'incendie et de missiles, métrologie, spectroscopie UV, environnement,…. La plupart de ces applications nécessitent des détecteurs très sensibles aux rayonnements UV, mais en même temps insensibles aux rayonnements visible et Infra-Rouge. Parmi les techniques qui permettent de filtrer ce bruit de fond indésirable et d'amplifier le signal UV utile, nous nous intéressons aux photodétecteurs munis d'une cavité de résonance. L'objectif de cette étude est de présenter les différentes structures de photodétecteurs et, en particulier, les photodétecteurs à Cavité de Résonance de Bragg Distribuée (DBR), qui consiste en un empilement périodique de puits et de barrières quantiques destinées à produire une variation également périodique de l'indice de réfraction et dont la géométrie est ~ lamda /2. En raison de leurs propriétés particulières, les semiconducteurs à grand gap (Eg>3 eV), constituent le meilleur choix pour la réalisation de ces photodétecteurs Ultra-Violet. Dans le domaine des courtes longueurs d'ondes, les hétérostructures de nitrures GaN/AlGaN sont les plus performantes, en raison de toute une série de propriétés : un gap direct, un coefficient d'absorption de l'ordre de 4.104 cm-1 (lamda< 360 nm), possibilité de modulation de la réponse spectrale du détecteur et plus particulièrement son seuil de coupure, leur robustesse, leur résistance mécanique, leur résistance hermique,…Ceci ouvre la possibilité de réaliser des photodétecteurs UV très sélectifs, fiables, avec une longue durée de vie, capables de fonctionner en atmosphère hostile. Ce manuscrit est constitué de quatre chapitres. Le premier chapitre concerne une étude comparative des différents types de photodétecteurs, avec leurs différentes structures et leurs paramètres de base. Le chapitre deux est consacré à une étude comparative des différents matériaux à grand gap potentiels pour la réalisation de ce genre de photodétecteurs: SiC, Diamant, II-VI, Nitrures III-N. Au chapitre trois, nous abordons les photodétecteurs Solar-Blind à cavité de résonance de Bragg à base de GaN :AlGaN. Cette structure permet de filtrer les signaux indésirables et d'amplifier les signaux utiles. Le Chapitre quatre est consacré aux différentes applications des photodétecteurs et en particulier, les photodétecteurs solar-blind GaN/AlGaN.


Mots clefs: Photodétecteur; Ultra-Violet; Cavité de résonance de Bragg; Solar-Blind; Hétérostructures III-N; GaN; AlGaN; Diodes de Schottky.