Etude des propriétés optoélectroniques d’une diode laser à puits quantique à base du MgxZn1-xSe.

Abstract

Inventés dans les années 1960, les lasers à semi-conducteurs ont eu un impact considérable tant dans les domaines industriels et commerciaux que militaires. La maîtrise de l’élaboration des semi-conducteurs en couches minces permet aujourd’hui de réaliser des diodes à puits quantique couvrant des longueurs d’ondes d’émission allant du bleu, pour les futurs lecteurs - enregistreurs DVD à haute résolution jusqu’au proche infrarouge pour les communications optiques longues distances. Le principal avantage lié à l’utilisation d’une longueur d’onde courte provient de la possibilité de réduire le diamètre de focalisation du faisceau laser et ainsi de pouvoir le confiner dans un petit guide d’onde. Il en résulte une réduction en taille et un accroissement en densité de stockage des systèmes optiques. Ce travail est une étude de la diode laser à puits quantique contraint ZnSe/MgxZn1-xSe qui permet une émission à 430 nm dans la région du bleu dans le spectre électromagnétique. Nous avons utilisé le matériau binaire ZnSe comme une zone active dans la diode laser à puits quantique contraint sur un substrat MgxZn1-xSe. Nous avons calculé les propriétés physiques (structurales, électroniques, optiques et élastiques) du matériau MgxZn1-xSe qui sont indisponsable dans le calcul du gain optique. Nous avons calculé par la suite le gain optique en fonction de la fraction molaire, longueur d’onde, la largeur de la zone active et la concentration des porteurs de charge ainsi que les valeurs optimales de la largeur de puits. La concentration des porteurs de charge et la fraction molaire ont été faite afin d’obtenir un gain optique maximale pour une émission dans le bleu. Le spectre optique du gain est calculé en utilisant la méthode de Luttinger-Kohn en considérant le modèle parabolique de la bande de conduction et le couplage des sous bandes entre les trous lourds et les trous légers de la bande de conduction. L’influence de la contrainte sur les propriétés structurales et optiques sur les énergies de quantification et de transition a été prise en considération