Dispositifs optiques

Les structures semiconductrices epitaxiées sont des matériaux clefs pour l'optoélectronique. Les performances de telles structures peuvent être modifiées par la proximité d'un métal. Dans ce cadre, nous nous intéressons à deux types de structures, d'une part des lasers à plasmon Tamm et d'autre part à des diodes GaN.

Laser à mode Plasmon-Tamm.

Les plasmons Tamm sont des modes apparaissant à l'interface entre un miroir de Bragg et une couche métallique (argent, or ...). Cet axe de recherche vise d'une part à étudier d'un point de vue fondamental les propriétés particulières de ces nouveaux modes, et d'autre part à les exploiter notamment pour la réalisation de sources hybrides métal/semiconducteur (source à polaritons, lasers, cristaux photoniques, source à plasmon).

Figure. (a) Schéma d'une structure plasmon/Tamm. (b) Spectre de réflectivité d'un miroir de Bragg et du plasmon/Tamm.

Extraction de diodes.

Nous avons mis en place une collaboration avec le laboratoire TKK d’Helsinki afin d'augmenter le rendement de diodes électroluminescentes. Dans ce projet, il s'agit de diffracter efficacement des modes guidés dans une couche de polymère déposée sur la diode, à l’aide d’un réseau métallique. Une augmentation de la luminescence d'un facteur de 3 a été obtenue.

La structure de la diode est réalisée par épitaxie, sur un substrat de saphir. Un puits quantique (InGaN) est inséré dans environ 3 µm de GaN. Un réseau métallique est ensuite déposé sur la diode, qui est enfin recouverte d’une épaisse couche de PVA.

La couche de PVA supporte des modes guidés, entre l’interface air/PVA et l’interface PVA/métal. Leur extraction par le réseau permet une augmentation de la luminescence d’un facteur 3. On peut observer cet effet en comparant le spectre d’émission en angle d’une diode classique (figure a ci-contre) et celui d’une diode recouverte d’un réseau métallique et d’une couche de polymère (figure b ci-contre) : l’émission est très intense dans le second cas, et localisée sur des petites lignes d’émission qui correspondent aux modes guidés dans le PVA, diffractés par le réseau. Ce projet fait l'objet d'une publication dans Applied Physics Letters (lien vers l'article)