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Jury :
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Université Toulouse 3 Paul Sabatier (UT3 Paul Sabatier)
Gaël Lafleur
lundi 5 décembre 2016
Nouvelles architectures de composants photoniques par l'ingénierie du
confinement électrique et optique
ED GEET : Photonique et Systèmes Optoélectroniques
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes, LAAS-CNRS
Benoît Panicaud, Professeur, Université de Technologie de Troyes, Rapporteur
Sylvain Barbay, Chargé de Recherche CNRS, C2N Université Paris-Saclay, Rapporteur
Adnen Mlayah, Professeur, CEMES-CNRS, Examinateur
Joël Jacquet, Directeur de Recherche, EIGSI La Rochelle et Casablanca, Examinateur
Anne Hemeryck, Chargée de Recherche, LAAS-CNRS, Invitée
Phillippe Pagnod-Rossiaux, Ingénieur, 3SP Technologies SAS, Invité
Stéphane Calvez, chargé de recherche (HDR)
Guilhem Almuneau, chargé de recherche (HDR)

Remerciements
Je remercie tout d’abord mes directeurs de thèse, Stéphane Calvez et Guilhem Almuneau
pour leur disponibilité, leur aide constante, leur patience avec moi et toutes les choses qu’ils ont
pues m’apprendre que ce soit en matière de sciences ou d’autres choses.
Je remercie l’ensemble des membres du jury de ma soutenance, Messieurs Sylvain Barbay et
Benoît Panicaud d’avoir accepté d’être les rapporteurs de mon manuscrit ainsi que Messieurs Adnen
Mlayah, Joël Jacquet, Philippe Pagniod-Rossiaux et Madame Anne Hemeryck d’avoir accepté
d’examiner mon travail.
Je remercie également l’ensemble de l’équipe Photonique, Philippe Arguel, Olivier Gauthier-
Lafaye, Chantal Fontaine et Françoise Lozes-Dupuy pour leur accueil et leurs encouragements et
également pour Antoine Monmayrant et Henri Camon qui, grâce à leurs conseils et à leurs
connaissances, m’ont permis d’y voir plus clair à des moments où cela devenait brumeux. Merci aussi
aux thésards et aux post-docs (anciens et nouveaux) : Brice Adelin, pour ses encouragements et pour
son humour qui n’appartient qu’à lui ; Scot McGregor, pour sa camaraderie et pour m’avoir appris à
prononcer Lynyrd Skynyrd correctement ; Ludovic Marigo pour son aide précieuse en salle blanche et
puis aussi tous les autres : les deux Sylvain, Clément, Kévin, Anatole, Léopold, Jonathan, Inès,
Romain, Alexandre et Giovanni pour leur convivialité au travail comme ailleurs. Un message
d’encouragement spécial pour Clara, la dernière arrivée, dont l’enthousiasme de débuter est
contagieux et qui m’a rappelé, à un moment où je l’avais un peu oublié, que c’était bien de faire une
thèse. A tous, je leur adresse tous mes vœux de réussite pour ce qu’ils entreprendront.
Je remercie aussi les directeurs du LAAS, successivement Jean Arlat et Liviu Nicu, pour
m’avoir accueilli. Je remercie également tous les membres de TEAM, en particulier Alexandre
Arnoult, Pierre-François Calmon et Jean-Baptiste Doucet pour leur aide et leur disponibilité.
Je remercie également toute ma famille, et particulièrement mon père et mon frère pour
tout le soutien et toute l’affection qu’ils ont pu m’apporter pendant toutes mes études. Un merci
particulier à mon tante et mon oncle préférés qui se reconnaîtront.
Enfin, last but not least, un merci tout particulier à Ksenia qui a été ma compagne de galère
pendant ces trois années et qui a su me soutenir et me faire rire à des moments où j’en n’avais plus
envie. J’espère avoir été un aussi bon ami que l’amie qu’elle a pu être avec moi.

Table des matières
Chapitre I : L’oxydation humide d’Al(Ga)As et ses applications…………………………………………………………. 1
A) Confinements électrique et optique dans les composants photoniques ....................................... 2
B) Modèle physique de l’oxydation ................................................................................................... 11
C) Réactions chimiques de l’oxydation .............................................................................................. 13
D) Verrous technologiques liés à l’utilisation de l’AlOx ..................................................................... 17
Organisation du manuscrit .................................................................................................................... 20
Bibliographie du chapitre I .................................................................................................................... 22
Chapitre II: Etude expérimentale de l’oxydation sélective d’Al(Ga)As…………………………………………….…25
A) Introduction ................................................................................................................................... 25
1) Anisotropie de réaction dans les cristaux ............................................................................. 25
2) Influence de la pression dans les équilibres chimiques ........................................................ 28
B) Le procédé d’oxydation et son anisotropie .................................................................................. 29
1) Influence de l’orientation cristalline ..................................................................................... 29
2) Mesure expérimentale de l’anisotropie ................................................................................ 31
3) Influence des contraintes ...................................................................................................... 32
C) Approche expérimentale utilisée .................................................................................................. 35
1) Description du four d’oxydation............................................................................................ 35
a) L’enceinte d’oxydation ........................................................................................................... 35
b) Le système de suivi optique in-situ de l’oxydation ................................................................ 36
2) Extraction des fronts d’oxydation ......................................................................................... 39
a) Le traitement d’images : extraction de bords/contours ........................................................ 39
b) Extraction des paramètres physiques du procédé d’oxydation ............................................ 41
3) Description des échantillons utilisés ..................................................................................... 41
4) Préparation des échantillons utilisés..................................................................................... 43
D) Mesure de l’anisotropie en fonction des paramètres de l’oxydation ........................................... 44
1) Anisotropie: orientation cristalline ....................................................................................... 44
2) Equivalence des différents coefficients d’anisotropie utilisés .............................................. 47
3) Influence de la pression sur la cinétique d’oxydation ........................................................... 48
4) Influence du débit de gaz porteur ......................................................................................... 49