ÉTUDE DES LASERS À CASCADE QUANTIQUE À BASE D

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
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UNIVERSITÉ D’ORAN
FACULTÉ DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE PHYSIQUE
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M E M O I R E
Présenté par Mademoiselle
Boukli-Hacène Nassima
Pour obtenir
LE DIPLOME DE MAGISTER
Spécialité : PHYSIQUE
Option : MICRO-OPTO-ÉLECTRONIQUE
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Intitulé :
Soutenu le 14/06/ 2010 devant le jury composé de MM. :
K. DRISS-KHODJA, Professeur, Université d’Oran, Président
K. ZITOUNI, Professeure, Université d’Oran, Rapporteur
S. BENTATA, Professeur, U.A.Ibnbadis Mostaganem, Examinateur
B. BOUHAFS, Professeur, U.J. Liabès Sidi Bel Abbès, Examinateur
A. KADRI, Professeur, Université d’Oran, Examinateur
ÉTUDE DES LASERS À CASCADE QUANTIQUE
À BASE D'ANTIMONIURES III-Sb
ET APPLICATIONS

Remerciemen
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Remerciements
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Ce travail a été réalisé sous la direction de Madame la Professeure K. ZITOUNI, à
l’Université d’Oran, Es-Sénia, dans le cadre de la Post-graduation de Micro-Opto-
Électronique, au Laboratoire d’Étude des Matériaux Optoélectronique et Polymères
(LEMOP).
Je tiens à remercier Madame la Professeure K. ZITOUNI et Monsieur le Professeur A.
KADRI de m’avoir accueillie très gentiment dans leur laboratoire en nous mettant à notre
disposition tous les moyens pour la réalisation de ce travail.
Je remercie particulièrement mon encadreur la Professeure K. ZITOUNI pour tous les
conseils, la patience et le temps qu’elle a consacré pour diriger ce travail.
Je remercie également et sincèrement Monsieur le Professeur A. KADRI pour sa
disponibilité, son encouragement, et ses précieux conseils.
Je tiens à remercier tous les membres du Jury pour l’intérêt qu’ils ont bien voulu porter à ce
travail en acceptant de le juger, soyez assurez de ma profonde gratitude.
Monsieur le Professeur K. DRISS-KHODJA de l’Université d’Oran, pour l’honneur qu’il
m’a fait en acceptant la présidence du Jury.
Monsieur le Professeur S. BENTATA de l’Université Abdelhamid Ibnbadis de
Mostaganem, pour l’honneur qu’il m’a fait en acceptant d’examiner ce travail.
Monsieur le Professeur B. BOUHAFS de l’Université Djilali Liabès de Sidi Bel Abbès,
qu’il m’a fait l’honneur d’avoir accepté d’examiner ce travail.
Monsieur le Professeur A. KADRI de l’Université d’Oran, qu’il m’a fait l’honneur de
participer au Jury de cette thèse.

Un grand merci à mes très chers parents qui par leur patience, leur soutien moral et matériel
ce travail à vue le jour.
Merci à mes adorables sœurs : Hakima, Ibtissem et Samia. Je remercie également et
chaleureusement ma grande sœur yasmina, ma chère nièce Yousra et mon beau frère Kamel
qui m’ont aidé par leur sympathie et leur soutien.
Bien sûr je ne manquerais pas de remercier toute ma famille : mes tantes et oncles, cousins et
cousines et tous mes proches.
Je tien également à remercier mes amis : B.Amel, M. Mouna, B. Soumia, B. Farah, B.
Mustafa et D. Abdallah.
Je remercie aussi mes collègues du laboratoire LEMOP : A. Maha, M. Fatima, B. Amel, T.
Nassima, K. Noureddine, et Z. Mohamed.
Enfin, je remercie tous ceux qui m’ont aidé de près ou de loin pour réaliser ce travail.
Merci à tous
Merci à tousMerci à tous
Merci à tous

TABLE DES MATIÈRES
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INTRODUCTION ........................................................................................................... i
CHAPITRE I: L'Infrarouge Moyen (MIR) de la gamme 2m – 10m ................. 01
1. Introduction ......................................................................................................... 02
2. Intérêt de la gamme infrarouge moyen ............................................................... 03
3. Différents systèmes émetteurs et récepteurs dans le MIR ................................ 04
4. Différents matériaux semi-conducteurs .............................................................. 05
5. Intérêt de la cascade quantique ........................................................................... 11
6. Conclusion ........................................................................................................... 14
CHAPITRE II: Propriétés des Antimoniures d'intérêt pour la gamme MIR ...... 17
1. Introduction ......................................................................................................... 18
2. Étude des composés binaires à base d'antimoniures : GaSb, InSb, AlSb .......... 19
3. Étude des alliages ternaires à base d'antimoniures ............................................. 21
4. Étude des alliages quaternaires à base d'Antimoniures:de type I:III-III'-V-V' .. 40
5. Étude des alliages quinaires à base d'antimoniures : III-III'-III''-V-V' .............. 47
6. Conclusion ........................................................................................................... 51
CHAPITRE III: Propriétés des Hétérostructures Quantiques à base
d'Antimoniure ............................................................................................................... 53
1. Introduction ........................................................................................................ 54
2. Propriétés des Hétérostructures Quantiques à base d'Antimoniures .................. 55
3. Propriétés des Hétérostructures à Cascades Quantiques .................................... 59
4. Propriétés de l’Hétérostructure Quaternaire/Quinaire ........................................ 65
5. Conclusion ........................................................................................................... 70

CHAPITRE IV: Étude de la structure Laser à Cascade Quantique ..................... 72
1. Introduction ......................................................................................................... 73
2. Transition inter-sous-bandes dans un Puits Quantique ...................................... 74
3. Émission inter-sous-bande .................................................................................. 78
4. Structure du laser à cascade quantique ............................................................... 79
5. Optimisation de la structure laser à cascade quantique ...................................... 85
6. Optimisation des paramètres du laser à cascade quantique ............................... 92
7. Conclusion ........................................................................................................... 97
CHAPITRE V: Applications des Lasers à cascade quantique ................................ 99
1. Introduction ....................................................................................................... 100
2. Spectroscopie hyperfine à distance ................................................................... 101
3. Application en métrologie d'environnement .................................................... 109
4. Applications dans le domaine militaire ............................................................ 110
5. Applications en télécommunications spatiales ................................................. 112
6. Application dans le domaine biomédical ......................................................... 113
7. Conclusion ......................................................................................................... 115
ANNEXE I .................................................................................................................. 118
CONCLUSION .......................................................................................................... 125