Transport électronique dans les détecteurs à cascade quantique - Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Transport électronique dans les détecteurs à cascade quantique

Résumé

Because they have no dark current, photovoltaic quantum well infrared photodetectors are very promising detectors for low number of photons applications. At first, the evolution of these detectors is presented. Through a comparison of quantum efficiency, quantum cascade detector (QCD) appears as a good detector for such applications. A model of electronic transport near thermodynamical equilibrium in a QCD is described, in which transitions between subbands are governed by the electron/phonon interaction. Current density is then calculated, using a “Schottky diode like” model, based on the introduction of quasi Fermi level associated with each period of the detector. Simple expressions of current density and resistivity are given and are interpreted as an Einstein relation. Finally, a QCD operating at 5.7 µm is optically and electronically characterized. Using the previous model, the dependance of QCD to some parameters is tested, and permits us to understand some limits of the model.
Les détecteurs infrarouge à puits quantiques photovoltaïques sont des capteurs intéressants pour des applications où les flux de photons à détecter sont faibles, car ils permettent de s'affranchir du courant d'obscurité. Le premier chapitre de cette thèse présente l'évolution des ces détecteurs au travers d'un comparatif des caractéristiques, permettant de comprendre pourquoi le détecteur à cascade quantique (QCD) est un dispositif intéressant pour la détection infrarouge. Le second chapitre propose un modèle de transport électronique valable proche de l'équilibre thermodynamique, dans lequel nous considérons que seules les interactions électrons/phonons peuvent transférer les électrons d'une sous-bande d'énergie vers une autre. L'introduction de quasi-niveaux de Fermi, associés à chaque période du dispositif permet de donner une approche globale plus simple de ces transferts. On montre ainsi que la densité de courant, qui se déduit de manière générale en comptabilisant les échanges électroniques entre les sous-bandes, est analogue à celle d'une diode Schottky, permettant de donner une expression simple de la résistivité, qui est alors interprétée comme une relation d'Einstein. Le modèle est ensuite confronté aux résultats expérimentaux. Enfin, un dernier chapitre présente un échantillon QCD détectant à 5.7 µm, qui est dans un premier temps caractérisé optiquement et électriquement. Le modèle précédent lui est appliqué afin donner une première approche de l'influence des différents paramètres. Cette comparaison permet de mettre en évidence quelques limites liées aux hypothèses simplificatrices du modèle.
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Dates et versions

tel-00491605 , version 1 (13-06-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00491605 , version 1

Citer

Cédric Koeniguer. Transport électronique dans les détecteurs à cascade quantique. Physique [physics]. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00491605⟩
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