Etudes des sources lasers à base d'alliage de GeSn pour la photonique Silicium moyen infra-rouge // Studies of lasers sources based on GeSn compounds for MIR Si-photonics

Vous concevrez et fabriquerez en salle blanche des sources lasers et LEDS à base d'alliage GeSn. Ces nouveaux matériaux du groupe-IV à gap direct et épitaxié sur des wafers Si 200 mm sont considéré comme CMOS compatible et sont très prometteurs pour la réalisation de sources moyen infra-rouge bas coût. Vous caractériserez, sur un banc optique moyen infra-rouge, ces sources lumineuses, en vue de leur future intégration sur une plateforme photonique Germanium/Silicium. Enfin, vous évaluerez également la faisabilité de détection de gaz dans une gamme de concentrations de quelques dizaines à quelques milliers de ppm.
Les objectifs de la thèse sont de :
• Concevoir des empilements de GeSn (Si) efficaces confinant à la fois les électrons et les trous, tout en offrant un fort gain optique.
• Evaluer le gain optique sous pompage optique et injection électrique, à différentes contraintes et niveaux de dopage
• Concevoir et fabriquer des cavités laser à fort confinement optique
• Caractériser les composants fabriqués sous injection optique et électrique en fonction de leur état de déformation à température ambiante et à basse température.
• Obtenir des lasers continus du groupe-IV pompé électriquement
• Comprendre les phénomènes physiques pouvant impacter les performances des matériaux et des composants pour l'émission de lumière.
• Caractériser les meilleurs composants fabriqués pour des détections bas-couts de gaz environnementaux.
Ce travail impliquera des contacts avec des laboratoires étrangers travaillant sur le même sujet dynamique.
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You will design and manufacture GeSn alloy-based laser and LED sources in a clean room. These new Group IV direct bandgap materials, epitaxied on 200 mm silicon wafers, are considered CMOS-compatible and very promising for the production of low-cost mid-infrared sources. You will characterise these light sources on a mid-infrared optical bench with a view to their future integration into a germanium/silicon photonic platform. Finally, you will also assess the feasibility of gas detection in a concentration range from a few tens to a few thousand ppm.
The objectives of the thesis are to:
• Design efficient GeSn (Si) stacks that confine both electrons and holes, while offering high optical gain.
• Evaluate the optical gain under optical pumping and electrical injection, at different stresses and doping levels.
• Design and manufacture laser cavities with high optical confinement.
• Characterise the components manufactured under optical and electrical injection according to their deformation state at room temperature and low temperature.
• Obtain electrically pumped continuous-wave Group IV lasers.
• Understand the physical phenomena that can impact the performance of materials and components for light emission.
• Characterise the best components manufactured for low-cost detection of environmental gases.
This work will involve contact with foreign laboratories working on the same dynamic subject.
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Début de la thèse : 01/11/2025

Financement d'un établissement public Français

Université de Montpellier

166 I2S - Information, Structures, Systèmes

- Solides connaissances en physique des semi-conducteurs - Maîtrise des principes de fonctionnement des lasers - Expérience avec les équipements de fabrication en salle blanche - Compétences en caractérisation de composants optoélectroniques
Strong knowledge of semiconductor physics Good understanding of laser operating principles Experience with cleanroom fabrication equipment Skills in characterization of optoelectronic components