Optoélectronique moyen infrarouge à base de nanostructures d’antimoniures – MIRNANO

La gamme moyen infra-rouge (MIR : 2-12 Ym) du spectre électromagnétique est une fenêtre de transparence atmosphérique qui contient les raies d’absorption de nombreuses espèces gazeuses. En particulier les hydrocarbures, CH4 inclus, HCl, l’éthanol, .. ont leurs bandes d’absorption fondamentale dans la gamme 3 – 4 Ym. La bande II du MIR est donc la meilleure fenêtre pour développer une gamme de systèmes photoniques qui présentent un fort impact sociétal. On pense en particulier à des capteurs environnementaux, à des composants pour la sécurité mais aussi à des outils de diagnostic médical, ou encore aux communications en espace libre.. Toutefois, le développement de ces applications repose sur la disponibilité des lasers adéquats opérant dans cette gamme de longueur d’onde. Ces lasers doivent émettre quelques mW en continu sur refroidisseur Peltier, être monomodes, monofréquences, et accordables sur quelques nanomètres. En outre ils doivent permettre de miniaturiser les systèmes et consommer peu. Les lasers à semiconducteurs sont les lasers les plus appropriés pour ces applications. Cependant, en dépit du potentiel mentionné ci-dessus, il n’existe pas à l’heure actuelle de lasers à semiconducteurs présentant les propriétés adéquates dans la fgamme spectrale 3 – 4 Ym. L’objectif de notre projet est de développer de nouveaux lasers à nanostructures (NSLs) dans la filière GaSb. Ces NSLs seront basés sur de nouvelles zones actives telles que des superréseaux à courtes ou ultra-courtes périodes, des boîtes quantiques, ou une combinaison des deux approches. Ils seront épitaxiés par épitaxie par jets moléculaires. Leur microstructure sera étudiée en détail par microscopie électronique en transmission. De nouveaux procédés technologiques seront mis au point pour fabriquer des lasers monomodes émettant par la tranche qui serviront de véhicules tests pour valider les concepts. MIRNANO reposera donc sur des approaches innovantes à la fois pour les zones à gain et la technologie des lasers. Le travail sera mené par trois groupes, un industriel (3-5 Lab) et deux académiques (IES-Montpellier et PDI-Berlin). Chacun est leader dans son domaine : hétérostructures et composants à base de GaSb, étude microstructurale des composants, technologie et caractérisation des composants.