Conclusion et perspectives

Dans ce troisième chapitre nous avons pu caractériser optiquement les contraintes mécaniques induites par les procédés de fabrication clés.

Après avoir exposé la procédure expérimentale suivie en décrivant les échantillons étudiés ainsi que les outils de caractérisation utilisés, nous avons pu discuter des résultats obtenus. La technique non-destructive de mesure de DOP nous a permis d’obtenir une vision précise des effets induits après le dépôt de diélectrique comme masque dur pour la gravure, la gravure de la mesa P et l’oxydation thermique par voie humide des couches de confinement. Nous avons pu voir que chaque étape induit de la déformation mécanique dans le matériau. Les déformations induites par un motif de diélectrique faiblement contraint initialement sont principalement localisées au niveau des bords du motif. Ensuite, la gravure plasma vient induire de la contrainte au sein de la mesa, ce qui conduit à la relaxation des couches du miroir de Bragg P vers les flancs gravés. Enfin l’oxydation des couches enterrées génère un champ de déformation important émergeant du front d’oxydation et se propageant tout au long de la structure. En couplant les mesures de DOP par la surface (100) avec les mesures par la tranche (110), nous avons obtenu une vision globale des effets induits et ceci a facilité l’interprétation des résultats.

Une étude comparative menée sur les conditions d’oxydation a permis de trouver une solution technologique permettant de réduire les contraintes mécaniques. En effet, effectuer un recuit post-oxydation a conduit à abaisser jusqu’à 25 % les contraintes dans une structure VCSEL.

Enfin, des mesures de micro-PL ont été réalisées sur des structures de test dans le but d’évaluer la contrainte mécanique induite par l’oxydation thermique par voie humide d’une unique couche d’Al0.97Ga0.03As sur des puits quantiques. Nous avons ainsi pu relever des contraintes tensives de l’ordre de 10 MPa.

Une analyse de la distribution des contraintes par TEM (holographie ou Moiré) pourrait confirmer ces résultats et compléter sur ces aspects avec des informations beaucoup plus locales.

Un travail de modélisation analytique et numérique (simulation par éléments finis) a été réalisé dans le but de modéliser et compléter ces résultats de mesures expérimentales des contraintes engendrées par les procédés de fabrication. Ce travail est exposé au chapitre V de ce manuscrit. Pour finir, une étude à l’échelle nanométrique de la microstructure de l’oxyde en fonction des conditions d’oxydation fait l’objet du prochain chapitre de cette thèse.

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Chapitre IV : Etude de la composition