étude expérimentale des propriétés optiques des

POUR L'OBTENTION DU GRADE DE DOCTEUR ÈS SCIENCES
PAR
Dipl. Phys., Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Allemagne
et de nationalité allemande
acceptée sur proposition du jury:
Lausanne, EPFL
2006
Prof. G. Meylan, président du jury
Dr R. Houdré, directeur de thèse
Prof. A. Forchel, rapporteur
Prof. H. Herzig, rapporteur
Prof. O. Martin, rapporteur
étude expérimentale des propriétés optiques
des cristaux photoniques bidimensionnels et
de leur accordabillité
Barbara WILD
THÈSE NO 3573 (2006)
ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE
PRÉSENTÉE LE 13 JUILLET 2006
à LA FACULTÉ SCIENCES DE BASE
Laboratoire d'optoélectronique quantique
SECTION DE PHYSIQUE

Gott sei Dank !

Sommaire
R´esum´e v
Abstract vii
Introduction ix
1 Cristaux photoniques: principe et concept 1
1.1 Le cristal photonique `aunedimension .................. 1
1.2 Ouverture d’une bande interdite omnidirectionnelle . . . . . . . . . . . 3
1.3 Cristaux photoniques tridimensionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Cristauxphotoniquesbidimensionnels................... 6
1.4.1 Pertesoptiques ........................... 8
1.4.2 Param`etres du r´eseau........................ 10
1.4.3 Techniques de mod´elisation .................... 10
1.4.4 Diagrammedebandes ....................... 14
1.4.5 Cartesdesbandesinterdites .................... 15
2 Fabrication des cristaux photoniques 17
2.1 H´et´erostructureverticale.......................... 18
2.2 Cristauxphotoniques............................ 18
2.3 Etapesduprocessusdefabrication .................... 19
2.4 Masque de silice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5 Lithographie ´electronique.......................... 20
2.6 Techniques de la gravure s`eche....................... 22
2.7 Conclusion.................................. 25
3 Descriptions de la structure verticale des ´echantillons 27
3.1 H´et´erostructuresursubtratInP...................... 27
3.2 H´et´erostructuresursubstratGaAs .................... 29
4M´ethodes de caract´erisation optique 31
4.1 Principedelasourceinterne........................ 31
4.1.1 Nature des signaux collect´es.................... 32
4.1.2 Montageoptique .......................... 35
4.2 Exp´eriencedetype”endfire”........................ 37
4.2.1 Montageoptique .......................... 38
4.2.2 Caract´erisation optique du dispositif exp´erimental........ 39
i