Imageurs eSWIR à base d'Antimoniures – AGATINE

La plage de longueur d'onde eSWIR (extended short wave infrared) allant de 1 µm à 2,5 µm suscite un intérêt grandissant avec de nombreuses applications émergentes aussi bien sur les plans civiles, spatiales que militaires. On peut citer par exemple le tri sélectif de plastique à 1,9 µm, l'observation spatiale de l'environnement terrestre et notamment des dégagements de CO2 d'origine humaine ou encore l'utilisation de laser plus difficilement détectable au-delà de 1,7 µm pour les applications de télémétrie, de télécommunication en espace libre ou d'imagerie active. Aujourd'hui, les quelques imageurs eSWIR existants fonctionnement à des températures cryogéniques en dessous de 200 K, ce qui nécessite la mise en place d'une machine à froid encombrante et couteuse en énergie.
Le projet AGATINE a ainsi pour objectif de réaliser en France un premier démonstrateur d'un imageur VGA hautes performances dans la gamme de longueur d'onde du proche infrarouge étendu à 2,5 µm et avec une température de fonctionnement non cryogénique d'au moins 230 K.
Pour y parvenir, nous utiliserons les solutions à base de super-réseaux de matériaux III-V intégrées dans une architecture détectrice à barrière. Des super-réseaux de type Ga-free se sont imposés pour le moyen infrarouge mais ne sont pas compatible de l'eSWIR. Nous avons identifié une alternative prometteuse de type InAsSb/GaAsSb dans le cadre d'une collaboration commune entre Lynred, III-V Lab et le CEA et l'enjeu est de confirmer son aspect prometteur en allant jusqu'à la fabrication et la caractérisation fine de cet imageur infrarouge. La solution proposée devra de plus être compatible de la chaine de production Lynred.

Ce projet comporte cinq partenaires travaillant sur la détection infrarouge de longue date et en étroite collaboration. Le consortium va des systémiers Thales Alenia Space et Thales and Air System, à l’industriel français de l’imagerie infrarouge Lynred et enfin trois entités impliquées dans le développement des matériaux III-V : III-V Lab, IES et C2N étroitement liées.

Pour répondre à cet objectif ambitieux, ce projet se décompose en 5 tâches : une tâche de management et 4 tâches techniques. Dans les tâches techniques, nous fabriquerons ce matériau super-réseau InAsSb/GaAsSb et le caractériserons par des mesures structurales comme la diffraction aux rayons X et le microscope à transmissions électronique ainsi que par des mesures électro-optiques comme la photoluminescence, la transmission FTIR, la décroissance de photoconduction ou l'effet Hall. Nous réaliserons ensuite et caractériserons par des mesures de courant noir et de réponse spectrale deux générations de composant détecteur mono-élément. Les architectures les plus performantes seront sélectionnées pour la fabrication de l'imageur infrarouge. Des mesures radiométriques, spectrales ainsi que de la résolution de l'imageur seront enfin réalisées.
En parallèle, deux études plus amont seront menées. L'une concernera l'analyse de la métallurgie exacte du super-réseau par des techniques de microscopie avancées HAADF afin d’ajuster nos dessins de composant à la base de la composition réelle. L'autre concernera la croissance des matériaux massifs à base d'antimoine par MOVPE susceptibles de couvrir la gamme eSWIR.