Dispositifs Appliqués à la Photonique à base de NÉodyme et de Silicium – DAPHNES

Les objectifs de ce projet concernent la fabrication de dispositifs photoniques dopés Nd3+, compacts, de faible coût, compatibles avec la technologie du silicium et excitables tant optiquement qu’électriquement. Le but final est la réalisation d’un laser excité électriquement émettant à 1,06 Ym. Il s’appuie sur un brevet récemment déposé par une des équipes partenaires, sous le numéro WO/2007/057580 : “Lasers solides dopés Nd3+ pompés électriquement” (F. Gourbilleau, D. Bréard, R.Rizk et JL Doualan) et qui vise la réalisation d’un laser dopé avec des ions Nd3+ excité électriquement. Pour mener à bien de tels objectifs, les propriétés de confinement quantique des porteurs dans des nanograins de Si (ng-Si) seront mises à profit pour exciter efficacement les ions lanthanides Nd3+ noyés dans une matrice de silice. Dans une telle structure, il sera alors possible de dépasser le verrou technologique qui a freiné jusque là le développement de lasers planaires dopés avec des ions terre rare ayant une compatibilité avec la technologie CMOS. Ce verrou est lié à la faible section efficace d’absorption de ces ions (tel que l’ion Nd3+) lorsqu’il sont noyés dans une matrice de silice et/ou à la nécessité d’utiliser un laser de pompe notamment dans les systèmes Nd :YAG. La technique de fabrication choisie est la pulvérisation magnétron à l’aide d’un plasma soit réactif associant un gaz de réaction au gaz Argon, soit classique avec un gaz d’Argon. Deux approches seront menées de front avec d’une part, la fabrication d’un laser planaire de taille réduite excité optiquement à l’aide de diodes laser de coût raisonnable, et d’autre part d’un dispositif laser compact excité électriquement qui ouvrirait la voie à la réalisation d’un dispositif photonique intégrable sur une plaquette tout silicium. L’obtention d’un effet laser dans des matériaux à base de nanostructures de Si serait une première dans la course actuelle visant à démontrer l’obtention d’un gain net dans de tels systèmes dopés avec des ions terres rares (Er3+, Nd3+).