Contribution à l’optimisation du couplage Erbium – Nanograins de silicium pour des dispositifs photoniques compacts

L’etude porte sur des materiaux semi-conducteurs nanostructures dopes a l’erbium, innovantset compatibles avec la technologie du Si pour developper des dispositifs photoniques tels que lesguides d’onde, les amplificateurs optiques, et les lasers. Ces dispositifs sont destines a l’augmentationdu debit des communications optiques dans le reseau metropolitain (amplificateur planaire), mais aussia favoriser l’association des fonctions microelectroniques et photoniques sur une meme plaquette(source). De telles applications sont rendues possibles en utilisant les effets benefiques de la presencedes nanograins de silicium dans une couche de silice dopee a l’erbium. En effet, suite a une excitationpar un faisceau laser, le nanograin de silicium dans son etat excite transfere efficacement son energieaux ions erbium qui ensuite se desexcite en emettant un photon a 1,54 μm qui est la longueur d’ondestandard des telecommunications. Grâce a ce couplage Si-Er, la section efficace effective de l’ionerbium est augmentee de 4 a 5 ordres de grandeur, ce qui est promoteur pour les applicationssusmentionnees. Le travail de ma these a donc consiste a fabriquer des couches minces Si-SiO2-Er parco-pulverisation magnetron confocale et a optimiser le couplage Si-Er. Pour cela les effets dedifferents parametres de depot sur la microstructure et les proprietes optiques des couches mincesdeposees ont ete analyses pour aboutir au final a un taux d’ions Er3+ couple aux nanograins de Sid’environ 30%. Des dispositifs optiques et electriques ont ete testes en fin de these.