Le germanium déformé en cavité optique pour l`émission

Le germanium déformé en cavité optique pour l'émission de lumière laser
Contact : Vincent CALVO DSM/INAC/SP2M/SINAPS [email protected] 0438781809
Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Résumé :
Dans le cadre de ce sujet de stage/puis thèse nous proposons d'explorer les propriétés optiques de micro objets en germanium et d'évaluer leur
potentiel comme brique de base de laser. Il s'agira en premier point d'évaluer l'émission spontanée des matériaux en fonction de leurs propriétés
intrinsèques : qualités cristallines, effets de la déformation, rôle de la surface? Dans un second point, il s'agira de réaliser des structures laser avec
ces matériaux, c'est-à-dire d'associer le matériau à gain avec des cavités optiques intégrées sur puce. L'émission de lumière en cavité optique sera
étudiée afin d' atteindre le seuil d'émission laser. La compréhension des propriétés électroniques et des pertes photoniques des structures sera le
point clef pour l'obtention de laser à bas seuil. Les expériences menées seront des expériences de spectroscopie optique : photoluminescence, gain
spectral, émission en cavité optique. Les objets étudiés seront obtenus à partir de substrat Germanium sur Isolant (GeOI). Le candidat aura aussi en
charge une partie des étapes technologiques de lithographie et de gravure afin de réaliser les membranes déformées et les cavités optiques.
Sujet détaillé :
Pour les applications en photonique silicium, les sources de lumière laser compatibles à 100% avec la filière microélectronique sont toujours les
briques de base manquantes pour le codage optique de l'information. Cependant, des résultats récents ont montré que le germanium déformé en
tension et l'alliage de germanium-étain, peuvent présenter du gain net optique conséquent (? à 100 cm-1). L'objectif de ces travaux de recherche est
d'explorer le potentiel de ces matériaux pour l'émission de lumière infra-rouge en cavité, et intégrés dans une filière technologique silicium.
Dans le cadre de ce sujet de stage/puis thèse nous proposons d'explorer les propriétés optiques de micro objets en germanium et d'évaluer leur
potentiel comme brique de base de laser. Il s'agira en premier point d'évaluer l'émission spontanée des matériaux en fonction de leurs propriétés
intrinsèques : qualités cristallines, effets de la déformation, rôle de la surface? Dans un second point, il s'agira de réaliser des structures laser avec
ces matériaux, c'est-à-dire d'associer le matériau à gain avec des cavités optiques intégrées sur puce. L'émission de lumière en cavité optique sera
étudiée afin d' atteindre le seuil d'émission laser. La compréhension des propriétés électroniques et des pertes photoniques des structures sera le
point clef pour l'obtention de laser à bas seuil. Les expériences menées seront des expériences de spectroscopie optique : photoluminescence, gain
spectral, émission en cavité optique. Les objets étudiés seront obtenus à partir de substrat Germanium sur Isolant (GeOI). Le candidat aura aussi en
charge une partie des étapes technologiques de lithographie et de gravure afin de réaliser les membranes déformées et les cavités optiques.
Le (la) candidat(e) évoluera au sein du laboratoire SiNaPS situé dans le pôle Minatec et bénéficiera de l'ensemble des moyens techniques mobilisés
dans le projet « PHARE photonics, germanium laser » entre la Direction des Sciences de la Matière et la Direction de la Recherche Technologique
localisées à Grenoble. Le (la) candidat(e) devra avoir de très bonnes connaissances en physique des semiconducteurs et en nanosciences, ainsi
qu'un goût prononcé pour la démarche expérimentale.