Diodes laser GaInAsSb/AlGaAsSb pour émission dans la gamme 2-3 µm et au-delà

SCIENCES ET TECHNIQUES DU LANGUEDOC

DOSSIER

pour obtenir le diplôme

D

’H

Intitulé

Diodes laser GaInAsSb/AlGaAsSb

Pour émission dans la gamme 2-3 µm et au-delà

Présenté par

YVES ROUILLARD

Soutenance le 12 Décembre 2007

Devant la commission d’examen :

G. Durry Professeur Université de Reims

D.

Gasquet Directeur

de

Recherche Université

de

Montpellier

J.-C.

Harmand Directeur

de

Recherche CNRS

–

LPN

Marcoussis

J. Jacquet Professeur Supélec - Metz

A. Le Corre Professeur INSA de Rennes

F. Lozes-Dupuy Directeur de Recherche CNRS

–

LAAS

Toulouse

C.

Alibert

Professeur

(invité) Université

de

Montpellier

A. Baranov Directeur de Recherche (invité) Université de Montpellier

Sommaire

Résumé

5. Bilan des publications ………...……… 4

6. Activités administratives ………..…… 4

7. Encadrements ………..………..…… 5

8. Participation à des projets ………...………..…… 6

Liste des Publications

Articles dans les actes de conférences ………..………..……… 12

Conférences internationales ………..………..……… 14

Conférences nationales ………..………. 21

Synthèse des travaux de recherche

1. Contexte du travail ……….……….………..…..……… 23

2. Historique des diodes laser GaInAsSb/AlGaAsSb ………...……..……… 32

Chapitre 1 : Travaux de thèse et post-doctorat ……….………..……… 39

1. Antimoniure de gallium ………...………... 39

2. Photomultiplicateur solide ……….. 39

3. Miroirs de Bragg ………..………... 42

4. Couches d’AlGaSb/GaSb ………... 42

5. Conclusion ………...………... 42

Chapitre 2 : Travaux de recherche à l’IES ……….……… 47

1. Diodes laser pour analyse du méthane et du monoxyde de carbone ………….……. 47

2. Diodes laser pour la détection de l’Helicobacter Pylori ……… 52

3. Diodes laser de puissance ……….…….. 53

4. Diodes laser pour analyse de la composition du gaz naturel ……….………. 60

5. Diodes laser pour analyse des isotopes de l’eau et du dioxyde de carbone ……..….. 67

6. Conclusion ………...………..………….. 74

Chapitre 3 : Perspectives ……… 79

1. Modification a posteriori de la longueur d’onde d’émission laser ………. 79

2. La frontière des 3 µm ……….………. 91

3. Considérations sur l’efficacité quantique interne ………. 108

Conclusion ……….... 111

Curriculum Vitae

Yves ROUILLARD

Né le 26 janvier 1968 à Saint-Germain-en-Laye (39 ans)

Adresse personnelle : 406, rue Jean Thuilé 34090 MONTPELLIER Tél. : 04 67 41 25 08 Mobile : 06 85 70 70 66 Adresse professionnelle : IES – c.c. 067 Université Montpellier II Place Eugène Bataillon

34095 MONTPELLIER cedex 5 Tél. : 04 67 14 34 72

E-Mail : [email protected]

M

C

Section 63 : Électronique, optronique et systèmes

1. Formation

1991-1994 -Doctorat ès sciences

Université de Rennes I, Président : D. GRANDJEAN, Examinateurs : M. BAUDET, G. BOUGNOT, R. GUERIN, B. LAMBERT, J. MASSIES, Y. TOUDIC, préparé au Centre National d’Etude des Télécommunications de Lannion

"Elaboration par EJM de structures d'antimoniures. Application à l'optoélectronique"

1988-1991 -Magistère de Physique (“Matériaux” – Université de Rennes I)

2. Expérience Professionnelle

. Maître de Conférences en section 63, depuis septembre 1998, à l’Université de Montpellier II (enseignement à l’IUT de Nîmes). Titulaire depuis septembre 1999.

. ATER, 1 an, à partir de septembre 1997, à l’Université Montpellier II (enseignement à l’IUT de Nîmes)

. Post-doctorant, 1 an, à partir de novembre 1996 au Paul Drude Institut (Berlin) sous la direction du professeur K. Ploog. Le but de mes travaux était de déterminer les coefficients d’élasticité de couches d’AlGaSb/GaSb réalisées par épitaxie par jets moléculaires.

. Scientifique du contingent, 1 an, en 1994-1995, à l’Ecole Nationale Supérieure des Ingénieurs des Etudes des Techniques d'Armement de Brest.

3. Activités d’Enseignement

. Depuis 2005-2006 : 21 h/an de Cours/TDs sur la propagation des ondes et l’optoélectronique en 2ème année du département GEII de l’IUT de Nîmes

. Depuis 2002-2003 : env. 72 h/an de TDs de physique des capteurs en 2ème année du département GEII de l’IUT de Nîmes

. Depuis 1997-1998 : env. 112 h/an de TPs d’électronique analogique et numérique en 1ère et 2ème année du département GEII de l’IUT de Nîmes

. En 2000-2001 : 42 h de TDs d’électronique analogique en 1ère année du département GEII de l’IUT de Nîmes

. En 1998-1999 : 60 h de TPs d'électronique analogique en 1ère _{année de l'ISIM de}

Montpellier (nouvellement Polytech Montpellier)

. En 1997-1998 : 12 h de TPs d'algorithmique numérique en 1ère année de l'ISIM de Montpellier (nouvellement Polytech Montpellier)

. En 1994-1995 : encadrement de TPs de physique des matériaux à l’ENSIETA de Brest

4. Activités de Recherche

Depuis ma nomination comme maître de conférences à l’IES, je suis devenu responsable de l’axe de recherche « diodes laser pour analyse de gaz ». Notre équipe est engagée dans la réalisation de diodes laser émettant à 2,3 µm et 2,65 µm pour analyse de gaz ou pour applications de puissance dans le cadre de contrats avec des partenaires tels que le CNES, Gaz de France, le Ministère de la Défense britannique, Schlumberger et Thales.

5. Bilan des Publications

. Auteur ou co-auteur de 41 publications dans des revues internationales (dont 27 dans des revues avec comité de lecture)

. Auteur ou co-auteur de 62 communications dans des conférences internationales (dont 4 en invité)

. Auteur ou co-auteur de 15 communications dans des conférences nationales . Rapporteur auprès de la revue Journal of Crystal Growth

. Rédacteur d’un article pour la revue Compound Semiconductor (7-7, 2001, p 51-55)

6. Activités Administratives

. Vice-président pour les cadres B de la commission des spécialistes de la 63ème section depuis 2007

. Membre de la commission des spécialistes de la 63ème section depuis 1999

. Responsable, au sein de l’équipe pédagogique du département Génie Electrique de l’IUT de Nîmes, de la gestion des notes

7. Encadrements

7.1 Thèses

1. David BARAT

Etude et mise au point de procédés de technologie pour la réalisation de diodes lasers à base d’antimoniures

Thèse commencée le 01/09/05 Directeur : A. Baranov

Noms et % des co-directeurs : Baranov 20 %, Rouillard 80 % 2. Julie ANGELLIER

Elaboration et analyse de diodes laser émettant entre 2,3 µm et 3,1 µm Thèse commencée le 01/09/03 et soutenue le 13/12/06

Directeur : E. Tournié

Noms et % des co-directeurs : Tournié 20 %, Rouillard 80 % 3. Abdelmajid SALHI

Elaboration par EJM et optimisation de diodes laser à base de GaSb pour des applications de puissance et de spectroscopie dans le moyen infrarouge Thèse commencée le 01/09/01 et soutenue le 09/07/04

Directeur : A. Joullié

Noms et % des co-directeurs : Joullié 20 %, Rouillard 80 % 4. Arnaud PERONA

Réalisation par MBE et caractérisation physique de diodes lasers à puits quantiques GaInAsSb/AlGaAsSb émettant vers 2,3 µm

Thèse commencée le 01/09/99 et soutenue le 23/10/02 Directeur : A. Baranov

Noms et % des co-directeurs : Baranov 50 %, Rouillard 50 % 5. Dimitri YAREKHA

Etude et réalisation de lasers à 2,3 µm

Thèse commencée le 01/09/98 et soutenue le 19/07/01 Directeur : A. Baranov

Noms et % des co-directeurs : Baranov 60 %, Rouillard 40 %

7.2 DEA et Masters Recherche

1. Françoise RIGOLIO

Diodes laser à base de GaSb pour émission vers 2,3 µm et 2,6 µm Stage de Master Recherche 2 soutenu le 12/06/06

Directeur : Y. Rouillard 2. Julie ANGELLIER

Caractérisations en température de diodes laser Stage de DEA soutenu le 26/06/03

Directeur : Y. Rouillard 3. Abdelmajid SALHI

Etude et Caractérisation de diodes laser moyen-infrarouge Stage de DEA soutenu le 28/06/01

8. Participation à des Projets

1. Projet BIOSTIC (Janvier 2005-Janvier 2007)

Sonde laser infrarouge pour l’analyse de gaz dans la rhizosphère Responsable de la conception et de la croissance des structures laser Partenaires : LMGC (Montpellier II), UMR-R&S (INRA)

Financement : CNRS Budget : 20 k€

2. Projet EOARD (Mai 2005-Avril 2006)

Growth and Study of Novel 3-4 µm Antimonide III-V Diode Lasers Operating at Room Temperature

Auteur de 2 rapports

Partenaire : AFRL (Albuquerque, USA)

Financement : European Office of Aerospace Research and Development (Londres) Budget : 50 k$ pour l’IES

3. Projet CNES (Juillet 2003-Juillet 2006)

Développement de diodes laser accordables à 2,65 µm

Responsable de la conception et de la croissance des structures laser. Auteur de 3 rapports. Partenaires : CNES (Toulouse) et LPN (Marcoussis, CNRS-UPR 20)

Financement : CNES dans le cadre de l’action de R&T « sondage atmosphérique in-situ par diodes laser accordables » (SU-0003-005)

Budget : 29 k€/an pour l’IES

4. Projet européen Gladis (Avril 2002-Avril 2005) Gas Laser Analysis by Infrared Spectroscopy

Responsable de la partie « lasers à émission par la tranche » du projet. Auteur de 6 rapports.

Partenaires : Schlumberger (Montrouge), Actaris (Schlumberger, Karlsruhe), Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences (Prague), Thales (Orsay), Nanoplus

(Gerbrunn), GDF (la Plaine St Denis), Gas Natural (Barcelone), SNAM Rete Gas (Milan) et Orbisphere (Lausanne)

Financement : programme IST de l'Union Européenne (IST-2001-35178) Budget : 604 k€ pour l’IES

5. Projet MoD (Ministry of Defence, U.K.) (Octobre 2000-Octobre 2003)

Room temperature high power Mid-IR lasers : diode and cascade lasers on GaSb

Responsable de la partie « lasers à diode » du projet. Auteur de 13 rapports (deliverables). Partenaires : Thales (Orsay), Thales Optronics (Glasgow) et University of Sheffield Financement : Research Competition Support Cell (RCSC/2/017)

6. Projet Informed Diagnostics (Octobre 2000-Juin 2001)

Etude et réalisation d’un laser semi-conducteur, fonctionnant à température ambiante en continu et adapté à la détection sous formes isotopiques du carbone dans le CO2 (λ = 2,04

µm)

Responsable de la conception et la croissance des structures laser Partenaire : Informed Diagnostics (Sunnyvale, CA, USA)

Financement : Informed Diagnostics Budget : 162 k€

Liste des Publications

Articles de revues avec comité de lecture

1. Carrier recombination mechanisms in mid-infrared GaInAsSb quantum well lasers

K. O’Brien, S.J. Sweeney, A.R. Adams, S. R. Jin, C. N. Ahmad, B. N. Murdin, A. Salhi, Y. Rouillard and A. Joullié

Physica Status Solidis B, v 244, 2007, p 203-207

2. Growth and characterization of GaInSb/GaInAsSb hole-well laser diodes emitting near 2.93 μm L. Cerutti, G. Boissier, P. Grech, A. Perona, J. Angellier, Y. Rouillard, E. Tournie, F. Genty, G.C. Dente, R. Kaspi

Journal of Crystal Growth, v 301-302, n SPEC. ISS., April, 2007, p 967-970

3. Hole-well antimonide laser diodes on GaSb operating near 2.93μm

L. Cerutti, G. Boissier, P. Grech, A. Perona, J. Angellier, Y. Rouillard, R. Kaspi, F. Genty

Electronics Letters, v 42, n 24, 2006, p 1400-1401

4. Looking into the volcano with a Mid-IR DFB diode laser and Cavity Enhanced Absorption

Spectroscopy

S. Kassi, M. Chenevier, L. Gianfrani, A. Salhi, Y. Rouillard, A. Ouvrard, D. Romanini

Optics Express, v 14, n 23, November, 2006, p 11442-11452

5. Recombination processes in midinfrared InGaAsSb diode lasers emitting at 2.37 μm K. O’Brien, S.J. Sweeney, A.R. Adams, B.N. Murdin, A. Salhi, Y. Rouillard, A. Joullie

Applied Physics Letters, v 89, n 5, 2006, p 051104

6. Room-temperature diode laser photoacoustic spectroscopy near 2.3 μm

S. Civis, V. Horka, J. Cihelka, T. Simecek, E. Hulicius, J. Oswald, J. Pangrac, A. Vicet, Y. Rouillard, A. Salhi, C. Alibert, R. Werner, J. Koeth

Applied Physics B: Lasers and Optics, v 81, n 6, October, 2005, p 857-861

7. GaSb based lasers operating near 2.3 μm for high resolution absorption spectroscopy

S. Civis, V. Horka, T. Simecek, E. Hulicius, J. Pangrac, J. Oswald, O. Petricek, Y. Rouillard, C. Alibert, R. Werner

Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, v 61, n 13-14, October, 2005, p

3066-3069

8. Pressure-tuned InGaAsSb/AlGaAsSb diode laser with 700 nm tuning range

P. Adamiec, A. Salhi, Bohdan, R., Bercha, A., Dybala, F., Trzeciakowski, W., Y. Rouillard, A. Joullie

Applied Physics Letters, v 85, n 19, Nov 8 2004, p 4292-4294

9. Measurements of optical losses in mid-infrared semiconductor lasers using Fabry-Perot transmission

oscillations

D.G. Revin, Wilson, L.R., Carder, D.A., Cockburn, J.W., Steer, M.J., Hopkinson, M., Airey, R., M. Garcia, C. Sirtori, Y. Rouillard, D. Barate, A. Vicet

Journal of Applied Physics, v 95, n 12, Jun 15, 2004, p 7584-7587

10. Low threshold high-power room-temperature continuous-wave operation diode laser emitting at 2.26

μm

M. Garcia, A. Salhi, A. Perona, Y. Rouillard, C. Sirtori, X. Marcadet, C. Alibert

IEEE Photonics Technology Letters, v 16, n 5, May, 2004, p 1253-1255

11. 2.61 μm GaInAsSb/AlGaAsSb type I quantum well laser diodes with low threshold A. Salhi, Y. Rouillard, J. Angellier, P. Grech, A. Vicet

12. Low-threshold GaInAsSb/AlGaAsSb quantum well laser diodes emitting near 2.3 μm A. Salhi, Y. Rouillard, A. Perona, P. Grech, M. Garcia, C. Sirtori

Semiconductor Science and Technology, v 19, n 2, February, 2004, p 260-262

13. Trace gas detection with antimonide-based quantum-well diode lasers A. Vicet, D.A. Yarekha, A. Perona, Y. Rouillard, S. Gaillard, A.N. Baranov

Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, v 58, n 11, September, 2002, p

2405-2412

14. Edge and Vertical surface emitting lasers around 2.0-2.5 µm and their applications

Y. Rouillard, F. Genty, A. Perona, A. Vicet, D. A. Yarekha, G. Boissier, P. Grech, A. N. Baranov et C.

Alibert

Philosophical Transactions of the Royal Society of London A, v 359, 2001, p. 581-597

15. Secondary-ion-mass spectrometry and high-resolution x-ray diffraction analyses of GaSb-AlGaSb

heterostructures grown by molecular beam epitaxy

C. Gerardi, C. Giannini, L. De Caro, L. Tapfer, Y. Rouillard, B. Jenichen, L. Daweritz, K.H. Ploog

Journal of Vacuum Science and Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures, v 19, n 3,

May/June, 2001, p 836-842

16. MBE growth of InAs/InAsSb/InAlAsSb "W" quantum well laser diodes emitting near 3 μm A. Wilk, B. Fraisse, P. Christol, G. Boissier, P. Grech, M. El Gazouli, Y. Rouillard, A.N. Baranov, A. Joullie

Journal of Crystal Growth, v 227-228, July, 2001, p 586-590

17. High efficiency GaInSbAs/GaSb type-II quantum well continuous wave lasers

D.A. Yarekha, A. Vicet, A. Perona, G. Glastre, B. Fraisse, Y. Rouillard, E.M. Skouri, G. Boissier, P. Grech, A. Joullie, C. Alibert, A.N. Baranov

Semiconductor Science and Technology, v 15, n 4, 2000, p 390-394

18. Wet oxidation of AlAsSb alloys catalyzed by methanol

A. Salesse, R. Hanfoug, Y. Rouillard, F. Genty, G. Almuneau, L. Chusseau, A. Baranov, C. Alibert, J. Kieffer, E. Lebeau, J.M. Luck

Applied Surface Science, v 161, n 3, Jul, 2000, p 426-433

19. High temperature GaInSbAs/GaAlSbAs quantum well singlemode continuous wave lasers emitting

near 2.3μm

D.A. Yarekha, G. Glastre, A. Perona, Y. Rouillard, F. Genty, E.M. Skouri, G. Boissier, P. Grech, A. Joullie, C. Alibert, A.N. Baranov

Electronics Letters, v 36, n 6, 2000, p 537-539

20. MBE growth and characterization of AlxGa1-xSb layers on GaSb substrates

Y. Rouillard, B. Jenichen, L. Daeweritz, K. Ploog, C. Gerardi, C. Giannini, L. De Caro, L. Tapfer

Journal of Crystal Growth, v 204, n 3, Jul 2, 1999, p 263-269

21. Tunable diode laser absorption spectroscopy of carbon monoxide around 2.35 μm Jean-Christophe Nicolas, Alexei N. Baranov, Yvan Cuminal, Yves Rouillard, Claude Alibert

Applied Optics, v 37, n 33, Nov 20 1, 1998, p 7906-7911

22. Sb-based monolithic VCSEL operating near 2.2 μm at room temperature A.N. Baranov, Y. Rouillard, G. Boissier, P. Grech, S. Gaillard, C. Alibert

Electronics Letters, v 34, n 3, Feb 5, 1998, p 281-282

23. Feasibility of 1.5 μm staircase solid state photomultipliers in the AlGaSb/GaInAsSb system B. Lambert, Y. Rouillard, Y. Toudic, R. Coquille, B. Guenais, M. Gauneau, J.P. Defars, B. Deveaud

24. On the use of dimeric antimony in molecular beam epitaxy

Y. Rouillard, B. Lambert, Y. Toudic, M. Baudet, M. Gauneau

Journal of Crystal Growth, v 156, n 1-2, Nov, 1995, p 30-38

25. High reflectivity 1.55 μm (Al)GaAsSb/AlAsSb Bragg reflector lattice matched on InP substrates B. Lambert, Y. Toudic, Y. Rouillard, M. Gauneau, M. Baudet, Alard, F., I. Valiente, J.C. Simon

Applied Physics Letters, v 66, n 4, Jan 23, 1995, p 442

26. High reflectivity 1.55 μm (Al)GaSb/AlSb bragg mirror grown by molecular beam epitaxy B. Lambert, Y. Toudic, Y. Rouillard, M. Baudet, B. Guenais, B. Deveaud, I. Valiente, J.C. Simon

Applied Physics Letters, v 64, n 6, Feb 7, 1994, p 690-691

27. Optical properties of GaSb-AlSb heterostructures grown by molecular beam epitaxy B. Lambert, Y. Toudic, Y. Rouillard, M. Baudet, B. Guenais, B. Deveaud, I. Valiente, J.C. Simon

Materials Science & Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology, v B21, n 2-3, Nov 20,

Articles dans les actes de conférences

28. Toward an AlGaAsSb/GaInAsSb/GaSb laser emitting beyond 3 µm J. Angellier, D. Barat, G. Boissier, F. Chevier, P. Grech, and Y. Rouillard

Proceedings of SPIE, v 6485, 2007

29. 2-2.7μm single frequency tunable Sb-based lasers operating in CW at RT: Micro cavity and

External-cavity VCSELs, DFB

A. Garnache, A. Ouvrard, L. Cerutti, D. Barat, A. Vicet, F. Genty, Y. Rouillard, D. Romanini, E.A. Cerda-Mendez

Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 6184, Semiconductor Lasers and Laser Dynamics II, 2006, p 61840N

30. Quantitative thermal imaging of GalnAsSb/AlGaAsSb laser diodes by thermoreflectance G. Tessier, A. Salhi, Y. Rouillard, F. Genty, J.P. Roger, F. Montel, D. Fournier

Journal de Physique. IV : JP, v 125, Proceedings - 13th ICPPP International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena, 2005, p 375-378

31. GaInAsSb/AlGaAsSb laser diodes for the 2-3 μm range

Y. Rouillard, J. Angellier, A. Salhi, P. Grech, F. Chevrier

Proceedings of SPIE, v 5738, Novel In-Plane Semiconductor Lasers IV, 2005, p 120-129

32. 720 mW continuous wave room temperature operation diode laser emitting at around 2.4μm Michel Garcia, Yves Rouillard, Eric Tournie, Michel Krakowski

Proceedings of SPIE, v 5989, Technologies for Optical Countermeasures II, 2005, p 598908

33. Low threshold 2.37 µm GaInAsSb/AlGaAsSb QW lasers: The ideal Quantum Well laser?

K. O’Brien, S.J. Sweeney, A.R. Adams, S.R. Jin, C.N. Ahmad, B.N. Murdin, A. Salhi, Y. Rouillard and A. Joullié

Proceeding of the 12th international conference on Narrow Gap Semiconductors, Part IV: IR and THz Emitters 2005, pp. 327-332

34. Comparative study of AlGaAsSb/GaInAsSb multiple quantum wells lasers in the wavelength range

between 2 and 3 µm

J. Angellier ,Y. Rouillard, A. Salhi, P. Grech, F. Chevrier

Proceeding of the 12th international conference on Narrow Gap Semiconductors, Part IV: IR and THz Emitters 2005, pp. 333-338

35. GaSb-based lasers for gas monitoring

C. Alibert, A. Vicet, Y. Rouillard, S. Gaillard, A. Ouvrard, A. Perona, Yarekha, D., Comallonga, J., A.N. Baranov

Conference Proceedings - Lasers and Electro-Optics Society Annual Meeting-LEOS, v 2, 2002, p 550-551

36. A low-threshold Sb-based edge-emitting semiconductor laser emitting at 2.26 μm

A. Perona, Y. Rouillard, A. Salhi, P. Grech, F. Chevrier, D.A. Yarekha, A. Garnache, A.N. Baranov, C. Alibert

Conference Proceedings - International Conference on Indium Phosphide and Related Materials, 2002, p

743-745

37. Room temperature GaInAsSb/GaSb quantum well laser for tunable diode laser absorption

spectroscopy around 2.35 µm

A. Vicet, J.-C. Nicolas, F. Genty, Y. Rouillard, E.M. Skouri, A.N. Baranov, C. Alibert

IEE Proceedings: Optoelectronics, v 147, n 3, Jun, 2000, p 172-176

38. High temperature GaInAsSb/GaAlAsSb quantum well continuous wave lasers

D.A. Yarekha, G. Glastre, A. Perona, Y. Rouillard, G. Boissier, A. Vicet, C. Alibert, A.N. Baranov

39. Improvement of Sb-based multiquantum well lasers by Coulomb enhancement P. Christol, Bigenwald, P., A. Joullie, Y. Cuminal, A.N. Baranov, Bertru, N., Y. Rouillard

IEE Proceedings: Optoelectronics, v 146, n 1, Feb, 1999, p 3-8

40. Mid-infrared GaSb-InAs-based multiple quantum well lasers

A.N. Baranov, N. Bertru, Y. Cuminal, G. Boissier, Y. Rouillard, J.-C. Nicolas, P. Grech, A. Joullie, C. Alibert

Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 3284, 1998, p 247-257

41. Low-threshold continuous-wave operation of 2.38 µm GaInAsSb/GaSb type-II quantum-well laser

diodes

A. Joullie, Y. Cuminal, A.N. Baranov, D. Bec, J.C. Nicolas, P. Grech, Y. Rouillard, G. Glastre, R. Blondeau

Conférences internationales

1. DFB laser diodes in the 2-2.7 µm range for absorption spectroscopy

D. Barat, A. Vicet, J. Angellier, Y. Rouillard, S. Guilet, L. Le Gratiet, A. Martinez, A. Ramdane

Oral : Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS) Reims, France, July 9-13 2007

2. Antimonide based DFB laser diodes in the 2-2.7 wavelength range

D. Barat, A. Vicet, J. Angellier, Y. Rouillard, S. Guilet, L. Le Gratiet, A. Martinez and A. Ramdane

Oral : Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) Munich, Germany, June 17-22 2007

3. High pressure studies of type-I InGaAsSb lasers

K. O'Brien, S.J. Sweeney, A.R. Adams, S.R. Jin, C.N. Ahmad, B.N. Murdin, A. Salhi, Y. Rouillard, A. Joullie

8th International conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Bad Ischl, Austria, May 14-16 2007

4. Toward an AlGaAsSb/GaInAsSb/GaSb laser emitting beyond 3 µm

J. Angellier, D. Barat, G. Boissier, F. Chevier, P. Grech, and Y. Rouillard

Oral : Photonics West (SPIE)

San Jose, California, USA, January 20-25 2007

5. Antimonide based laser diodes in the 2 - 2.7 wavelength range

A.Vicet, D. Barat, J. Angellier, M. Digneton, A. Salhi, Y. Rouillard, S. Guilet, L. Le Gratiet and A. Ramdane

Oral : Workshop Laser diodes in space Toulouse, France, May 11-12 2006

6. 2.3 um Single-mode tunable lasers in cw at RT: design andcharacterization

A. Ouvrard, L. Cerutti, J. Angellier, A. Vicet, D. Barat, Y. Rouillard, F. Genty, D. Romanini, E. Cerda and A. Garnache

Oral : 8th International Workshop on Expert Evaluation & Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies (EXMATEC)

Cádiz, Spain, May 15- 17, 2006

7. 2-2.7µm Single-frequency tunable Sb-based lasers operating in cw at RT

A. Garnache, A. Ouvrard, L. Cerutti, J. Angellier, A. Vicet, D. Barat, Y. Rouillard, F. Genty, D. Romanini, R. Werner, J. Koeth

Invité : Photonics Europe (SPIE) Strasbourg, France, April 2006

8. 720 mW continuous wave room temperature operation diode laser emitting at around 2.4μm

Michel Garcia, Yves Rouillard, Eric Tournié, Michel Krakowski

Oral : Technologies for optical countermeasures II (SPIE) Bruges, Belgium, 26-28 September 2005

9. 2-3µm Single-frequency tunable Sb-based lasers operating in cw at RT

A. Garnache, A. Ouvrard, L. Cerutti, J. Angellier, A. Vicet, D. Barat, Y. Rouillard and F. Genty, D. Romanini, R. Werner and J. Koeth

Invité : international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Lancaster, U.K., September 12-14 2005

10. Laser diode photoacoustic spectroscopy near 2.3 µm

J. Cihelka, V. Horka, S. Civis, T. Simecek, E. Hulicius, J. Oswald, J. Pangrac, A. Vicet, Y. Rouillard, A. Salhi, C. Alibert, R. Werner, J. Koeth

International conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Lancaster, U.K., September 12-14 2005

11. Non-radiative recombination mechanisms in 2.37 µm InGaAsSb/GaSb lasers

K. O'Brien, S.J. Sweeney, A.R. Adams, B.N. Murdin, S.R. Jin, C.N. Ahmad, A. Salhi, Y. Rouillard, A. Joullie

International conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Lancaster, U.K., September 12-14 2005

12. 2.65 µm antimonide based diode lasers for water vapour detection in the atmosphere of Mars

A. Vicet, A. Salhi, J. Angellier, D. Barat, Y. Rouillard, G. Durry, T. Lebarbu, A. Martinez, A. Ramdane

Poster : 6th international conference Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS) Florence, Italy, July 2005

13. Overview of Laser diodes (FP, QCL, DFB, and VCSEL) for trace gas analysis grown by the University

of Montpellier

C. Alibert, J. Angellier, D. Barate, L. Cerutti, J. Commalonga, S. Gaillard, F. Genty, A. Garnache, A. Ouvard, Y. Rouillard, A. Salhi, E. M. Skouri, R. Teissier, A. Vicet and A. Baranov

Invité : 6th international conference Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS) Florence, Italy, July 2005

14. Comparative study of AlGaAsSb/GaInAsSb multiple quantum wells lasersin the wavelength range

between 2 and 3 μm

J. Angellier, Y. Rouillard, A. Salhi, G. Boissier, P. Grech and F. Chevrier

Poster : 12th International Conference on Narrow Gap Semiconductors (NGS) Toulouse, France, July 3 - 7 2005

15. Low threshold 2.37μm InGaAsSb/GaSb QW lasers: Towards the ideal Quantum Well laser?

K. O’Brien, S.J. Sweeney, A.R. Adams, S.R. Jin, B.N. Murdin, C.N. Ahmad, A. Salhi, Y. Rouillard and A. Joullié

Poster : 12th International Conference on Narrow Gap Semiconductors (NGS) Toulouse, France, July 3 - 7 2005

16. Recombination Mechanisms in InGaAsSb Lasers Emitting at 2.37µm

K. O’Brien, S.J. Sweeney, A.R. Adams, B.N. Murdin, A. Salhi, Y. Rouillard and A. Joullié

Semiconductor and Integrated Opto-electronics conference (SIOE) Cardiff, U.K, March 21-23 2005

17. GaInAsSb/AlGaAsSb Laser Diodes for the 2-3 µm range

Y. Rouillard, J.Angellier, A. Salhi, P. Grech,F. Chevrier

Invité : Photonics West (SPIE)

San Jose, California, USA, January 22–27 2005

18. Pressure-tuned mid-infrared GaSb-based diode lasers

P. Adamiec, A. Salhi, R. Bohdan, A. Bercha, F. Dybała, W. Trzeciakowski, Y. Rouillard (speaker) and A. Joullié

Oral : Photonics West (SPIE)

San Jose, California, USA, January 22–27 2005

19. Single-frequency tunable Sb-based semiconductor lasers emitting in cw at 300K in the 2.3µm spectral

range

A. Ouvrard, A. Garnache, L. Cerutti, A. Sahli, A. Vicet, D. Barat, Y. Rouillard, F. Genty, D. Romanini and R. Werner

Invité : International Workshop on Stable Isotope Ratio Infrared Spectrometry (SIRIS) Vienna, Austria, September 6-8 2004

20. Tunable midinfrared semiconductor lasers for laser spectroscopy

E. Hulicius, T. Simecek, J. Oswald, J. Pangrac, R. Werner, C. Alibert, Y. Rouillard, S. Civis and Z.Chobola

20. GC CMD/EPS

21. Quantitative thermal imaging of GaInAsSb/AlGaAsSb laser diodes by thermoreflectance

G. Tessier, A. Salhi, Y. Rouillard, F. Genty, J-P. Roger and D. Fournier

Oral : 13th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena (ICPPP) Rio de Janeiro, Brazil, July 05-08 2004

22. GaInAsSb/AlGaAsSb Laser Diodes Emitting in the range 2.3-2.7 µm

Y. Rouillard, A. Salhi, P. Grech,F. Chevrier, M. Garcia

Oral : 6th international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Saint-Petersburg, Russia, June 28 - July 1 2004

23. Type I quantum well Sb-based Distributed Feedback laser diodes emitting near 2.4 µm

A. Salhi, A. Vicet, Y. Rouillard, A. Garnache, D. Barat, R. Werner and J. Koeth

Poster : 6th international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Saint-Petersburg, Russia, June 28 - July 1 2004

24. Preliminary results on 2.3 µm CW GaSb based lasers for H. R. spectroscopy

E. Hulicius, T. Simecek, J. Oswald, J. Pangrac, C. Alibert, Y. Rouillard, R. Werner, Z. Chobola, and S. Civis

6th international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Saint-Petersburg, Russia, June 28 - July 1 2004

25. Pressure-tuned mid-infrared GaSb-based diode lasers

P. Adamiec, A. Salhi, R. Bohdan, A. Bercha, F. Dybała, W. Trzeciakowski, Y. Rouillard and A. Joullié

Oral : 6th international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Saint-Petersburg, Russia, June 28 - July 1 2004

26. Sb-based type I quantum well laser diodes emitting at 2.61 µm in continuous wave at room

temperature

A. Salhi, Y. Rouillard, J. Angellier, P. Grech and F. Chevrier

7th Expert Evaluation & Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies (EXMATEC) Montpellier, France, June 1-4 2004

27. Recent progress on the heterostructures grown by MBE on GaSb and InAs. Overview of laser diodes

(FP, QCL, DFB and VCSEL) and applications (trace gas analysis)

C. Alibert, J. Angellier, D. Barate, L. Cerutti, J. Commalonga, S. Gaillard, F. Genty, A. Garnache, A. Ouvrard, Y. Rouillard, A. Salhi, E. M. Skouri, R. Teissier, A. Vicet and A. Baranov

Invité : IXèmes Journées Maghrébines sur les Sciences des Matériaux (JMSM) Oran, Algeria, May 8-10 2004

28. Réalisation par MBE de diodes laser de type I émettant entre 2,2 et 2,7 µm

A. Salhi, Y. Rouillard, J. Angellier, P. Grech, A. Vicet et C. Alibert

Poster : IXèmes Journées Maghrébines sur les Sciences des Matériaux (JMSM) Oran, Algeria, May 8-10 2004

29. New single frequency Mid-IR lasers for trace gas detection operating in continuous wave regime

above room temperature

A.Vicet, A. Salhi, Y. Rouillard, J. Angellier, A. Ouvrard, S. Gaillard and C. Alibert

Poster : IXèmes Journées Maghrébines sur les Sciences des Matériaux (JMSM) Oran, Algeria, May 8-10 2004

30. Low-loss low-threshold Sb-based type I quantum well laser diodes emitting at 2.61 µm

A. Salhi, Y. Rouillard, J. Angellier, P. Grec and A. Vicet

Oral : Semiconductor and Integrated Opto-electronics conference (SIOE) Cardiff, U.K, April 5-7 2004

31. Fabry-Perot resonator technique for optical loss measurements in semiconductor lasers in

mid-infrared range

D. G. Revin, L. R. Wilson, D. A. Garder, J. W. Cockburn, M. Hopkinson, R. Airey, M. J. Steer, Y.

Rouillard, A. N. Baranov, C. Alibert, X. Marcadet, C. Sirtori

Intersubband transitions in quantum wells Evolène, Switzerland, September 1-5 2003

32. Tunable antimonide-based quantum well lasers for trace gas detection in atmospheric windows

A. Vicet, A. Ouvrard, L. Cerutti, A. Salhi, A. Garnache, F. Genty, Y. Rouillard, R. Tessier, A. N. Baranov and C. Alibert

Poster : 4th international conference on Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS) Zermatt, Switzerland, July 14-18 2003

33. High power GaInAsSb/AlGaAsSb quantum well laser diodes emitting at 2.28 µm

A. Salhi, Y. Rouillard, A. Pérona, P. Grech, F. Chevrier, A. Joullié, A. N. Baranov, C. Alibert, M. Garcia, C. Becker, X. Marcadet and C. Sirtori

Oral : 5th international workshop on laser physics and its applications Tunis, Tunisia, December 11-17 2002

34. GaSb-Based Lasers for Gas Monitoring

C. Alibert, A. Vicet, Y. Rouillard, S. Gaillard, A. Ouvrard, A. Perona, D. Yarekha, J. Comallonga and A.N.Baranov

Invité : Optoelectronic Materials & Processing LEOS 2002 Glasgow, U.K., November 10-14 2002

35. Low-Threshold GaInAsSb/AlGaAsSb Laser Diodes Emitting at 2.3 µm

Y. Rouillard, A. Perona, A. Salhi, P. Grech,F. Chevrier and C. Alibert

Invité : 5th international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Annapolis, Maryland, USA, September 8-11 2002

36. A low-threshold Sb-based edge-emitting semiconductor laser emitting at 2.26 µm

A. Perona, Y. Rouillard, A. Salhi, P. Grech, F. Chevrier, D. A. Yarekha, A. Garnache, A. N. Baranov and C. Alibert

Oral : 14th Indium Phosphide and related materials conference (IPRM) Stockholm, Sweden, May 12-16 2002

37. New diode laser for room temperature TDLAS in the MID-IR

C. Alibert, A. Vicet, D.A. Yarekha, A. Perona, Y. Rouillard, F. Chevrier, G. Glastre and A.N. Baranov

Invité : 3rd International Conference on Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS) Zermatt, Switzerland, July 8-12, 2001

38. Trace gas detection with antimonide-based quantum well devices

A. Vicet, D. A. Yarekha, A. Perona, Y. Rouillard, S. Gaillard, A. N. Baranov and C. Alibert

Poster : 3rd International Conference on Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS) Zermatt, Switzerland, July 8-12, 2001

39. Noncooled antimonide continuous wave diode lasers for gas detection

A. N. Baranov, D. A. Yarekha, A. Vicet, A. Perona, Y. Rouillard, G. Boissier, F. Chevrier, G. Glastre et C. Alibert

Oral : Middle Infrared Coherent Sources (MICS) Saint-Petersburg, Russia, June 25-29 2001

40. High temperature GaInAsSb/GaAlAsSb quantum well continuous wave lasers

D.A. Yarekha, G. Glastre, A. Perona, Y. Rouillard, G. Boissier, A. Vicet, C. Alibert and A. N. Baranov

Oral : international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Montpellier, France, April 1-4 2001

41. Tunable laser diode spectroscopy with antimonide-based quantum well devices

A. Vicet, D.A. Yarekha, G. Glastre, A. Perona, Y. Rouillard, G. Boissier, A.N. Baranov and C. Alibert

Oral : international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Montpellier, France, April 1-4 2001

42. Laser diodes emitting at 2.0 µm for medical applications

A. Perona, Y. Rouillard, I.S. Sukhoivanov, M. El Gazouli, P. Grech, D.A. Yarekha, A. Vicet, E. Dauverchain, A.N. Baranov and C. Alibert

Poster : international conference on Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Montpellier, France, April 1-4 2001

43. Novel GaInAsSb/GaAlAsSb Mid-Infrared Lasers Designed for Gas Analysis

R. Alabedra, C. Alibert, A. N. Baranov, G. Boissier, F. Genty, A. Perona, Y. Rouillard, A. Vicet et D. A. Yarekha

Oral : COMMAD 2000

Melbourne, Australia, December 6-8 2000

44. High temperature GaInAsSb/GaAlAsSb quantum well continuous wave lasers

D. Yarekha, G. Glastre, Y. Rouillard, G. Boissier, A. Vicet, C. Alibert and A. Baranov

Oral : IEEE Conference on lasers and electro-optics Europe (CLEO) Nice, France, September 10-15 2000

45. Edge and vertical surface emitting lasers around 2.0-2.5µm and their applications

C. Alibert, A. Baranov, F. Genty, A. Joullié, A. Perona, Y. Rouillard, A. Vicet, D. Yarekha, G. Glastre, B. Fraisse and R. Fourcade

Oral : Semiconductor light sources for Mid-IR applications, The Royal Society London, U.K., 19-20 July 2000

46. Semiconductor mid-infrared lasers working at high temperature Application to gas analysis

Y. Rouillard, A. N. Baranov, D. A. Yarekha, A. Perona, A. Vicet, A. Joullié, and C. Alibert

Invité : 2nd International Workshop on Laser and Fiber-Optical Networks Modelling Kharkov, Ukraine, May 23 2000

47. Gas analysis using room temperature CW lasers in the 2.2-2.4µm window

C. Alibert, A. Baranov, S. Gaillard, F. Genty, A. Joullié, A. Perona, Y. Rouillard, A. Vicet, D. Yarekha, G. Glastre, B. Fraisse and R. Fourcade

Invité : Mid-infrared Network Meeting Malvern, U.K., May 16 2000

48. Efficient GaInSbAs/GaSb type II quantum well room temperature cw lasers

D. Yarekha, J. -L. Delor, G. Glastre, Y. Rouillard, E. M. Skouri, G. Boissier, P. Grech, F. Genty, A. Joullié and A. N. Baranov

3rd International Conference on Mid-infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Aachen, Germany, September 5-7 1999

49. Tunable diode laser for gas analysis in the 2-3 µm window at room temperature

A. Vicet, J. -C. Nicolas, Y. Rouillard, E. M. Skouri, D. A. Yarekha, S. Gaillard, T. Boudet, A. N. Baranov and C. Alibert

3rd International Conference on Mid-infrared Optoelectronics Materials and Devices (MIOMD) Aachen, Germany, September 5-7 1999

50. Gas Analysis with tunable diode laser in the 2-3 µm window at room temperature

A. Vicet, J.–C. Nicolas, Y. Rouillard, E. M. Skouri, D. A. Yarekha, A. N. Baranov, T. Boudet et C. Alibert

Poster : Application de la Spectroscopie à l’Atmosphère (ASA) Reims, France, September 1-3 1999

51. Importance of the Coulomb effect and ordering in the design of Sb-based mid-infrared MQW emitting

structures

P. Christol, P. Bigenwald, D. Yarehkha, A. Wilk, Y. Rouillard, A. N. Baranov, A. Joullié, A. Stein, A. Behres and K. Heime

Invité : Laser and Optical Networks Modelling Workshop Kharkov, Ukraine, May 25 1999

52. Room Temperature Mid-Infrared Quantum Well Lasers for Gas Analysis

Y. Rouillard, A.N. Baranov, Y. Cuminal, G. Boissier, J.-C. Nicolas, P. Christol, A. Joulié and C. Alibert

Invité : Materials Research Society Fall Meeting (MRS) Boston, USA, December 1 1998

53. Low-threshold continuous-wave operation of 2.38 µm GaInAsSb/GaSb type-II quantum-well laser

diodes

A. Joullié, Y. Cuminal, A. N. Baranov, D. Bec, J. -C. Nicolas, P. Grech, Y. Rouillard, G. Glastre and R. Blondeau

16th IEEE International Semiconductor Laser Conference Nara, Japan, October 5-10 1998

54. Gas analysis using diode lasers near 2.35 µm

A. N. Baranov, J. -C. Nicolas, Y. Cuminal, Y. Rouillard, G. Boissier, A. Joullié and C. Alibert

Middle Infrared (2-15 µm) Coherent Sources (MICS) Cargese, France, September 22-26 1998

55. Edge and Surface Emitting Sb-based Mid-Infrared Type II Quantum Well lasers

Y. Rouillard, A.N. Baranov, Y. Cuminal, G. Boissier, J.-C. Nicolas, A. Joulié and C. Alibert

Oral : Xth

International MBE Congress (MBE) Cannes, France, September 2 1998

56. GaInAsSb/GaSb multiple quantum well lasers for tunable diode laser spectroscopy between 2 and

2.65 µm

A. N. Baranov, J. -C. Nicolas, Y. Cuminal, Y. Rouillard, G. Boissier, A. Joullié and C. Alibert

2nd International Conference on Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS) Moscow, Russia, July 6-10 July 1998

57. The importance of the induced electrostatic confinement in the design of type II mid-infrared lasers

P. Christol, P. Bigenwald, A. Joullié, Y. Cuminal, A.N. Baranov and Y. Rouillard

Semiconductor and Integrated Opto-Electronics Conference (SIOE) Cardiff, U.K., April 1998

58. Novel Sb-based mid-infrared laser structures designed by wave function engineering

P. Christol, P. Bigenwald, A. Joullié, Y. Cuminal, A.N. Baranov and Y. Rouillard

Mid-Infrared Optoelectronics and Devices Prague, Czech Republic, March 1998

59. Edge and surface emitting mid-infrared quantum well lasers for gas analysis

A. N. Baranov, N. Bertru, Y. Cuminal, Y. Rouillard, G. Boissier, J.-C. Nicolas, A. Joullié and C. Alibert

Mid-Infrared Optoelectronics and Devices Prague, Czech Republic, March 1998

60. Room temperature GaInAsSb/GaSb Quantum Well Laser for Tunable Diode Laser Absorption

Spectroscopy around 2.35 µm

J.-C. Nicolas, Y. Cuminal, Y. Rouillard, A. N. Baranov and C. Alibert

Mid-Infrared Optoelectronics and Devices Prague, Czech Republic, March 1998

61. Mid-infrared GaSb-InAs-based multiple quantum well lasers

A. N. Baranov, N. Bertru, Y. Cuminal, G. Boissier, Y. Rouillard, J.-C. Nicolas, P. Grech, A. Joullié and C. Alibert

Optoelectronics 98

San Jose, USA, January 1998

62. MBE Growth of AlxGa1-xSb Layers on GaSb Substrates Y. Rouillard

Oral : International MBE-Workshop’97 Bremen, Germany, September 22 1997

Conférences nationales

1. Réalisation de diodes lasers DFB à base d’antimoniures

D. Barat, J. Angellier, A. Vicet, G. Boissier, Y. Rouillard, S. Guilet, L. Le Gratiet et A. Ramdane

Poster : 11èmes

Journées Nationales de Microélectronique et Optoélectronique (JNMO) Aussois, 4-7 avril 2006

2. 2-2.7µm Single-frequency tunable Sb-based lasers in cw at room temperature

A. Ouvrard, L. Cerutti, J. Angellier, A. Vicet, D. Barat, Y. Rouillard, F. Genty and A. Garnache, D. Romanini, E. Cerda

Poster : 11èmes

Journées Nationales de Microélectronique et Optoélectronique (JNMO) Aussois, 4-7 avril 2006

3. Diodes lasers mono fréquence, fonctionnant en régime continu à température ambiante et au delà,

pour la détection de traces de gaz dans le moyen infrarouge

A. Vicet, A. Salhi, Y. Rouillard, J. Angellier, A. Ouvrard and C. Alibert

Poster : 10èmes

Journées Nationales de Microélectronique et Optoélectronique (JNMO) La Grande Motte, 9-11 juin 2004

4. Diodes lasers à base d’antimoniure de gallium émettant vers 2.65 µm

A. Salhi, Y. Rouillard, A. Vicet, J. Angellier, P. Grech et C. Alibert

Oral : 22èmes Journées Nationales d’Optique Guidée (JNOG) Valence, 12-14 Novembre 2003

5. Progrès récents dans les lasers à base de GaSb et leurs applications

A. N. Baranov, D. A. Yarekha, G. Glastre, A. Vicet, A. Perona, Y. Rouillard, G. Boissier, C. Alibert

Oral : 8èmes Journées Nationales Microélectronique Optronique (JNMO) Aussois, 15-17 janvier 2001

6. Récents progrès dans les lasers à base d’antimoniures et application à la détection de traces de gaz

C. Alibert, A. N. Baranov, G. Boissier, S. Gaillard, F. Genty, A. Joullié, Y. Rouillard, A. Vicet et D. Yarekha

Oral : Journées Nationales d’Optique Guidée (JNOG) Toulouse, 20-23 novembre 2000

7. Diodes lasers à puits quantiques GaInAsSb/GaAlAsSb opérant en continu à haute température

D.A. Yarekha, G. Glastre, B. Fraisse, Y. Rouillard, G. Boissier, A. Vicet, C. Alibert et A.N. Baranov

Poster : 20èmes Journées Nationales Optique Guidée (JNOG) Toulouse, 20-23 novembre 2000

8. Caractéristiques de diodes lasers à puits quantiques GaInAsSb /GaSb de type II émettant vers 2-3 µm

A. N. Baranov, Y. Rouillard, D. Yarekha, G. Boissier, S. Gaillard, E. M. Skouri, A. Joullié, C. Alibert, G. Glastre et R. Blondeau

7èmes Journées Nationales de Micro-électronique et Optoélectronique (JNMO) Égat, 6-8 janvier 1999

9. Structures III-V sans aluminium pour emission à 3-5 µm

A. Wilk, P. Christol, M. Garcia, P. Grech, Y. Rouillard, A. N. Baranov et A. Joullié

7èmes Journées Nationales de Micro-électronique et Optoélectronique (JNMO) Égat, 6-8 janvier 1999

10. Principe et avantages d'une nouvelle cellule cracker pour antimoine

Y. Rouillard

Oral : Séminaire sur l'Epitaxie par Jets Moléculaires Saint-Aygulf, 8-10 juin 1992

Introduction

1. Contexte du travail

1.1 Chronologie personnelle

Ma première rencontre avec l’antimoine date de 1976, dans une boutique de gemmes et minéraux. Délaissant une multitude de cristaux à l’aspect clinquant, je portai mon dévolu sur un galet gris, aux doux reflets pailletés, et en devins l’acquéreur pour la modeste somme de cinq nouveaux francs. Il s’agissait en fait d’un bloc d’antimoine natif, dont j’étais loin, à l’époque, de soupçonner toutes les potentialités. A l’instar du célèbre gaulois à l’embonpoint notoire, c’était un peu comme si j’étais tombé dans la marmite …et je n’en suis guère ressorti depuis. Ma carrière, par la suite, s’émaille de retrouvailles avec l’élément de la cinquième colonne. En 1990, lors d’un stage de maîtrise à l’Université d’Exeter, je me consacrais à l’étude d’un électrolyte pour piles à combustible (la mordenite) et découvris que l’adjonction d’un élément en traces à ce minéral permettait d’en exalter les performances. Cet élément, c’était, bien sûr, l’antimoine. En 1991, j’eu à choisir entre une thèse sur l’oxyde de vanadium à Toulon et une autre sur l’antimoniure de gallium à Lannion. Ce fut, bien évidemment, l’option septentrionale qui retint mon attention. En 1996, les aléas de la recherche ayant mené mes pas dans la capitale germanique, j’eu l’occasion, dans un environnement stimulant, de parfaire mes techniques de croissance des antimoniures. Je fus, hélas, le dernier chercheur du Paul-Drude-Institut à travailler sur le sujet, son directeur ayant décidé de remplacer la cellule dédiée à l’antimoine, par une autre, générant un élément bien plus commun, l’azote. Fort heureusement, il existait dans le sud de la France, un groupe, dont le responsable, Claude Alibert, avait fait le pari, jugé infaisable à sa création, de réaliser un laser à base d’antimoniures fonctionnant à température ambiante. On peut, aujourd’hui, raisonnablement dire qu’il ne s’était pas trompé. C’est tout naturellement que je trouvai ma place dans l’une de ses équipes.

En 1997, je fus nommé Assistant Temporaire d’Enseignement et de Recherche (ATER) et j’intégrai l’équipe « lasers moyen infra-rouge pour analyse de gaz » d’Alexeï Baranov. C’était l’une des 4 équipes du groupe « lasers à base d’antimoniures » dirigé par Claude Alibert, groupe faisant lui-même partie du « Centre d’Electronique et de Micro-optoélectronique de Montpellier » (CEM2 - UMR CNRS 5507) de l’Université Montpellier II. En 1998, je fus nommé Maître de Conférences (MC) et, en 2001, responsable de l’équipe « lasers de puissance », devenue, en 2005, « diodes laser pour analyse de gaz ». Le CEM2 a évolué entre temps et a fusionné avec deux autres laboratoires pour former l’ « Institut d’Electronique du Sud » (IES - UMR CNRS 5214) dont l’acte de naissance est officiellement daté du 1er janvier 2007. Dans la suite de cet ouvrage, dans un souci de simplicité, j’utiliserai l’acronyme « IES » pour désigner à la fois la plus récente et la plus ancienne des structures. Le groupe dont je fais partie s’appelle désormais « composants à NANOstructures pour Moyen-InfraRouge » (NANOMIR) et est dirigé par Eric Tournié. Le lecteur trouvera dans la figure I.1, un chronogramme retraçant mes activités depuis le début de ma thèse et dans le tableau I.1, un organigramme du groupe Nanomir.

Maître de Conf. Thèse

Service National

Post-Doc

ATER

sept.-91 sept.-93 sept.-95 sept.-97 sept.-99 sept.-01 sept.-03 sept.-05

Figure I.1 : Chronogramme de mes activités depuis le début de ma thèse

1.2 Le groupe Nanomir et le laboratoire IES

IES

Institut d'Electronique du Sud Directeur : Daniel GASQUET

Permanents 111 Non-Permanents 61

NANOMIR NANOSOLO MIRA MITEA

Composants à NANOstructures pour Moyen InfraRouge

NANOsciences

SOndes LOcales MIcro Rhéo Acoustique

MIcrocapteurs Thermomécaniques et Electronique Associée Responsable : Tournié Eric Responsable : Gérard Levêque Responsable : Despaux Gilles Responsable : Giani Alain

GEM RADIAC BOM GEHF

Groupe Energie et Matériaux RADIAtions et Composants Bruit Opto et Microélectronique Groupe d’Etude Haute Fréquence Responsable : Forest François Responsable : Dusseau Laurent Responsable : Valenza Mattéo Resp. : Chusseau Laurent

NANOMIR

Permanents 16 Non-Permanents 10

Chercheurs

Enseignants-Chercheurs : ITA-IATOS : ATER : Doctorants :

Baranov Alexei (DR CNRS) Aniel Jean-Marc (TCE CNRS) Barat David Cathabard Olivier Cerutti Laurent (MC) Boisssier Guilhem (IE CNRS) Daoud Thibaud

Christol Philippe (Pr) Grech Pierre (IE CNRS) Post-doctorants : Deguffroy Nicolas Cuminal Yvan (MC, Clermont FD) Salesse Alain (IR CNRS) Angellier Julie Devenson Jan Gaillard Serge (MC IUT 34) Triaire Anne (AdA) Bouchier Aude Ducanchez Arnaud

Garnache Arnaud (CR CNRS) Konrath Alain

Genty Frédéric (MC)

Rouillard Yves (MC)

Teissier Roland (CR CNRS)

Tournié Eric (Pr)

Vicet Aurore (MC)

Notre groupe s’est spécialisé dans les applications des antimoniures à l’optoélectronique et travaille actuellement sur 3 grands axes de recherche :

1. Nouvelles structures pour moyen-infrarouge

lasers à boîtes quantiques, lasers à cascades quantiques,… 2. Diodes laser pour analyse de gaz

lasers à cavité verticale à émission par la surface (VCSELs), lasers à puits quantiques à émission par la tranche (Edge Emitting Lasers, EELs),…

3. Photodétecteurs

photodétecteurs à super-réseaux,…

1.3 L’équipe « diodes laser pour analyse de gaz, EELs »

Dans l’équipe « diodes laser pour analyse de gaz », 5 personnes travaillent sur les lasers à puits quantiques à émission par la tranche. Aurore Vicet est la spécialiste de la spectroscopie par diodes laser accordables et a monté un système permettant l’analyse de différents gaz de l’atmosphère (CH4, CO2, H2O,…). David Barat termine son doctorat sur la technologie DFB

des diodes laser à antimoniures. Guilhem Boissier réalise désormais les croissances par épitaxie par jets moléculaires (EJM) et s’occupe également de la maintenance des bâtis d’EJM. Pierre Grech est responsable de la technologie classique des diodes laser et travaille également sur la technologie des VCSELs. Mes activités dans l’équipe sont décrites dans ce mémoire…

Notre groupe a à sa disposition 2 bâtis d’épitaxie par jets moléculaires (un Riber Compact 21E et un Varian Gen II), un diffractomètre haute résolution à rayons X Philips X’Pert basé au Laboratoire des Agrégats Moléculaires et Matériaux Inorganiques (LAMMI – UMR CNRS 5072), un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) Nicolet Nexus 870 FT-IR (pour photoluminescence et spectres laser). Mon équipe dispose en outre d’un générateur de courant Keythley 2520 (pour P(I) et I(V) en pulsé), d’un générateur Newport 5030 (pour P(I) et I(V) en continu), d’un générateur ILX Lightwave LDX 3620 (pour P(I) et analyse de gaz), d’un spectromètre à réseau à focale de 1,5 m (pour spectres laser) et d’un spectromètre à réseau à focale de 45 cm (pour analyse de gaz et spectres laser).

L’équipe EELs est engagée dans la réalisation de diodes laser émettant à 2,3 µm et 2,65 µm pour analyse de gaz ou pour applications de puissance dans le cadre de contrats avec des partenaires tels que l’INRA (Projet BIOSTIC), le CNES (Projet CNES), l’« European Office of Aerospace Research and Development » (projet EOARD), Schlumberger et Gaz de France (Projet Gladis), le Ministère de la Défense britannique et Thales (Projet MoD), la société américaine Informed Diagnostics (Projet Informed Diagnostics). La figure I.2 replace ses projets sur une échelle temporelle allant d’octobre 2000 à janvier 2007.

Biostic EOARD CNES Gladis MoD I. D.

janv.-00 janv.-01 janv.-02 janv.-03 janv.-04 janv.-05 janv.-06 janv.-07

Fig. I.2 : Projets de l’équipe « diodes laser pour analyse de gaz, EELs »

1.4 Contexte international

L’équipe « diodes laser pour analyse de gaz dans la gamme 2-3 µm » a, au cours des dix dernières années, réalisé un certain nombre d’avancées : premier système de spectroscopie à diodes laser fonctionnant à température ambiante au-dessus de 2,0 µm (système pour détection du CO et du CH4 à 2,35 µm [Nicolas, 1998]), plus haute température de

fonctionnement pour un laser émettant en continu (140°C à 2,3 µm [Yarekha, 2000b]), plus basses densités de courant de seuil à 2,3 µm (65 A/cm², [Angellier, 2007]) et à 2,6 µm (152 A/cm², [Salhi, 2004c]). Ces premières donnent à notre équipe une bonne visibilité à un niveau international. Les figures I.3 et I.4 sont le fruit d’une requête* _{sur une base de données}

bibliographique visant à recenser les publications traitant des lasers à émission par la tranche et à puits quantiques réalisés sur substrat de GaSb (base de données Inspec, années 1997 à 2007).

* _{(gasb or gainassb or ingaassb) and (QW or quantum well) and laser wn all not(cascade or vcsel or vecsel) wn}

30 17 _{16 16} 8 6 6 6 ₅ 2 0 5 10 15 20 25 30 35 Stony Brook /Sar nof f Fraunhof er IES de Mon tpel lier _MIT NR L Ioffe Wal ter S chot tky Sha nghai Ne w M exico Wür zbur g P u b licat io n s/10 an s

Fig. I.3 : Laboratoires ayant le plus publié sur les lasers à puits quantiques à base d’antimoniures au cours des 10 dernières années

25 21 20 ₁₉ 18 16 16 15 15 13 0 5 10 15 20 25 30 Mar tinel li, R . U. Wagner , J. Roui llard, Y. Schm itz, J. Lee, H. Belenk y, G . L. Shte ren gas , L. Kim , J. G . Bar ano v, A. N. Mer mel stei n, C . P u b licat io n s/10 an s

Fig. I.4 : Auteurs ayant le plus publié sur les lasers à puits quantiques à base d’antimoniures au cours des 10 dernières années

Cette requête permet de collecter 148 publications et d’identifier, outre l’IES de Montpellier, 2 grands laboratoires travaillant sur le sujet :

1. Stony Brook/Sarnoff :

La State University Of New York, Stony Brook (NY, USA) est l’université la plus active sur les lasers à puits quantiques épitaxiés sur GaSb. Dirigé par G.L. Belenky, l’ « Optoelectronics Research Group » (L. Shterengas, S. Luryi,…) s’est spécialisé dans les lasers de puissance et travaille en étroite collaboration avec la Sarnoff Corporation (Princeton, NJ, USA) (R.U. Martinelli, H. Lee, J.G. Kim,…) qui commercialise ses lasers dans la gamme 1,9 à 2,8 µm.

2. Fraunhofer :

Le Fraunhofer-Institut Für Angewandte Festkörperphysik (Freiburg, Allemagne) est le grand laboratoire européen travaillant sur le sujet. L’équipe antimoniures (J. Schmitz, C. Mermelstein,…) du groupe « Lasers and LEDs » dirigé par J. Wagner élabore des lasers de puissance dans la gamme 1,9-2,5 µm, lasers qui sont ensuite commercialisés par la jeune pousse (spin-off) m2k Laser.

Pour être complets en ce qui concerne les lasers à puits quantiques en GaInAsSb, nous nous devons de citer également :

. Le Lincoln Laboratory du MIT (Lexington, MA, USA) (G.W. Turner, H.K. Choi,…) qui a été très actif dans les années 1990-2000 sur les lasers à 2,0 µm, mais qui, avec une seule publication en 2004, n’a pas eu de production récente sur le sujet.

. Le Walter Schottky Institut (Munich, Allemagne) (M. Amann, M. Grau…) qui a mené une recherche intéressante dans les années 2000-2005 sur les lasers de 2,7 à 3,3 µm pour application à la spectroscopie, mais qui, avec un seul article en 2005, n’a visiblement pas maintenu son activité dans le domaine.

. Et, enfin, l’Université de Würzburg (Allemagne) (A. Forchel, J. Koeth,…), ayant un faible taux de publication, mais qui a appliqué avec succès la technique des réseaux DFB métalliques aux lasers à antimoniures qu’elle commercialise (de 2,0 à 2,7 µm) par l’intermédiaire de la société Nanoplus GmbH (Gerbrunn, Allemagne).

1.5 Collaborations

Les lasers à puits quantiques réalisés par l’IES n’ont pas encore vocation à se retrouver dans le commerce. Ils ont, par contre, été valorisés par le biais de multiples collaborations dont nous dressons ci-dessous un bilan anti-chronologique (nous nous sommes limités aux collaborations ayant donné lieu à l’expédition d’échantillons) :

1. Institut des Neurosciences de Montpellier (INSERM 583) (Montpellier, France) 2006-2007 : Diodes laser à 2,1 µm utilisées par C. Hamel et M. Dumas pour stimuler la rétine de patients atteints de cécité partielle ou totale (projet SFIO).

2. University of Surrey (Guildford, Royaume Uni)

2003-2007 : Diodes laser à 2,1 et 2,4 µm utilisées par K. O’Brien et A.R. (Alf) Adams (le co-inventeur du puits quantique contraint) pour étude de leurs processus de

recombinaison.

3 publications et 4 conférences internationales dont l’une intitulée : « Low threshold 2.37 µm GaInAsSb/AlGaAsSb QW lasers: The ideal Quantum Well laser? »

3. Université Joseph Fourier (Grenoble, France)

2003-2006 : Diode laser DFB à 2,3 µm utilisée par S. Kassi et D. Romanini pour analyse du CO et du CH4 par spectroscopie d’absorption.

1 publication intitulée « Looking into the volcano with a Mid-IR DFB diode laser and Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy »

4. Laboratoire de Photonique et Nanostructures (LPN - UPR CNRS 20) (Marcoussis, France)

2003-2006 : Structures laser utilisées par A. Martinez et A. Ramdane pour la fabrication de diodes laser DFB à 2,6 µm (projet CNES).

5. Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) (Toulouse, France)

2003-2006 : Diodes laser à 2,6 µm utilisées par G. Durry pour spectroscopie de la stratosphère (projet CNES).

6. Omnisens SA and the Swiss Federal Institute of Technology (Lausanne, Suisse) 2003-2006 : Diodes laser DFB à 2,2 et 2,4 µm utilisées par M. Matiello et S. Schilt pour analyse du NH3 et du CH4 par spectroscopie photoaccoustique (projet GLADIS).

2 publications.

7. Academy of Sciences of the Czech Republic (Prague, République Tchèque)

2003-2005 : Diodes laser DFB à 2,3 µm utilisées par S. Civis et T. Simecek pour tests de bruit, de longévité, spectroscopie photoaccoustique et zones actives à 2,3 µm pour études de photoluminescence (projet GLADIS).

3 publications et 3 conférences internationales.

8. Laboratoire d'Optique Physique (UPR CNRS A0005) (Paris, France)

2003-2005 : Diodes laser à 2,4 µm utilisées par G. Tessier et D. Fournier pour imagerie thermique par thermoréflectance.

1 publication et 1 conférence internationale.

9. High Pressure Research Center (Varsovie, Pologne)

2003-2005 : Diodes laser à 2,4 µm et 2,6 µm soumises à de fortes pressions par

l’enthousiaste Pawel Adamiec (qui a effectué plusieurs stages dans notre laboratoire) pour en modifier la longueur d’onde d’émission (Projet StrainLADI).

1 publication et 2 conférences internationales. 10. Thales Research & Technology (Orsay, France)

2002-2005 : Structures laser utilisées par M. Garcia pour fabriquer des diodes laser de puissance à 2,4 µm (Projet MoD).

2 publications et 1 conférence internationale.

11. University of Sheffield (Sheffield, Royaume Uni)

2002-2004 : Diodes laser à 2,4 µm utilisées par D.G. Revin et J.W. Cockburn pour mesures de pertes internes (projet MoD).

1 publication et 1 conférence internationale. 12. Nanoplus GmbH (Gerbrunn, Allemagne)

2002-2004 : Structures laser utilisées par R. Werner pour fabriquer des diodes laser DFB à 2,3 µm (projet GLADIS).

13. Sarnoff Corporation (Princeton, NJ, USA)

2003 : Structure laser utilisée par D.Z. Garbuzov pour fabriquer des diodes laser de puissance à 2,0 µm.

14. Kharkov National University of Radio Physics (Kharkov, Ukraine) 2002 : Diodes laser à 2,3 µm utilisées par I.A. Sukhoivanov.

2 publications.

15. Informed Diagnostics (Sunnyvale, CA, USA)

2001 : Structures laser utilisées par B. Paldus pour fabriquer des diodes laser à 2,0 µm destinées à l’aide au diagnostic médical (projet Informed Diagnostics).

1.6 Compétences personnelles

Depuis le début de mon doctorat, j’ai réalisé environ 400 échantillons sur 5 bâtis d’EJM différents (deux Riber 32, deux Varian Gen II et un Riber 21). J’ai caractérisé ces échantillons par diffraction X, photoluminescence et effet Hall. J’ai conçu des logiciels permettant de préparer les croissances de structures laser et de déterminer leur caractéristiques a priori (longueur d’onde, densité de courant de seuil), mais aussi de traiter et simuler les courbes issues des caractérisations par diffraction X et photoluminescence et d’enregistrer les caractéristiques P(I) et I(V) des diodes laser fabriquées. J’ose espérer que le lecteur verra, dans cette accumulation impersonnelle de chiffres et d’appareils, les bases me

permettant d’encadrer de jeunes scientifiques engagés dans la réalisation de composants optoélectroniques par épitaxie par jets moléculaires.

1.7 Les doctorants

A quoi ressemblerait un laboratoire sans la joyeuse fougue et l’indéfectible enthousiasme de la jeunesse ? Un labo sans thésards ce serait un peu comme un arbre sans fruits, un sanctuaire privé de sa mission première : le partage et la diffusion des connaissances. Puisse la figure I.5 rendre hommage à ces hérauts de la science en devenir. Ce chronogramme recense les doctorats que j’ai co-encadrés depuis mon arrivée à l’IES. Mes amitiés à Dimitri, Arnaud, Abdel, Julie et David.

D. Barat J. Angellier

A. Salhi A. Perona

D. Yarekha

sept.-98 sept.-00 sept.-02 sept.-04 sept.-06

Fig. I.5 : Thèses co-encadrées depuis mon arrivée à l’IES

1.8 Présentation du plan du manuscrit

Au cours de ma carrière, j’ai eu l’occasion de travailler sur une douzaine de projets. Chacun de ces projets correspondait à une demande bien spécifique à laquelle un composant à base d’antimoniures pouvait apporter une solution singulière et, dans bien des cas, supérieure à celle obtenue avec d’autres matériaux. L’examen, en soi, des besoins requis par les différents domaines d’application des composants à antimoniures m’est apparu intéressant. C’est pourquoi j’ai choisi d’organiser ce manuscrit en présentant les différents projets sur lesquels j’ai travaillé et en détaillant les cahiers des charges qui leur étaient associés. Je développerai cette présentation selon un ordre chronologique : Le premier chapitre, intitulé « Travaux de Thèse et Post-Doctorat » sera consacré aux travaux que j’ai effectués lors de la préparation de mon doctorat et au cours de mon post-doctorat, le deuxième chapitre, « Travaux de Recherche à l’IES », à ceux que j’ai réalisés depuis mon arrivée à l’Institut d’Electronique du Sud. Je mettrai l’accent sur les lasers à puits quantiques dont la réalisation s’est toujours traduite par des collaborations les mettant en valeur dans des applications concrètes.

La réalisation de diodes laser GaInAsSb/AlGaAsSb s’accompagne des mêmes problématiques que celles des diodes laser réalisées à partir des systèmes GaAs/AlGaAs ou GaInAsP/InP (design de la structure, optimisation de la résistance thermique et des contacts).

Ces sujets ont été abondamment traités dans la littérature. C’est pourquoi, dans le troisième chapitre, j’ai choisi de me focaliser sur des caractéristiques spécifiques des diodes laser à base d’antimoniures pour analyse de gaz. En premier lieu, je parlerai du contrôle de la longueur d’onde d’émission, un point qui m’est apparu essentiel en ce qui concerne les diodes laser dédiées à la spectroscopie. J’exposerai la problématique associée à la précision sur la longueur d’onde (celle, en tous cas, qui peut être obtenue par épitaxie par jets moléculaires) et proposerai une solution pour passer outre les limitations imposées par la technique de croissance. Dans un deuxième temps, j’inviterai le lecteur à s’interroger sur la petitesse des courants de seuil des diodes lasers que nous fabriquons à l’IES (nous obtenons de façon courante des ith de 10 mA). Les réponses apportées à cette question seront l’occasion

de soulever un coin du voile sur les projets orientant mes travaux actuels : le franchissement de la frontière des 3 µm et l’étude du paramètre qui en est la clé : l’efficacité quantique interne. L’évocation de ce dernier projet conclura le chapitre 3, intitulé « Perspectives ». Toute introduction digne de ce nom se doit de comporter un historique. Je propose au lecteur de s’enquérir, sans plus attendre, du lieu et de la date de naissance des diodes laser GaInAsSb/AlGaAsSb. Nous suivrons, ensuite, l’évolution de ces composants que le destin semble avoir voué à émettre, d’année en année, à des longueurs d’onde de plus en plus élevées.