III.4). La partie « couche super-réseaux
GaAs/AlAs » [III-11] :
Dans la structure étudiée, il y a une couche qui
sert d~un super-réseau constitué d~un empilement de monocouches
d~AlAs et de GaAs, nous allons suivre les mêmes
démarches qu~on a suivi dans le cas du substrat GaAs. Donc pour
étudier les propriétés optiques de ce super-réseau
nous avons présenté des mesures des réflectivités
optiques. Cependant nous souhaitons à partir de ces mesures valider le
modèle de la fonction diélectrique pour les différents
modèles du super-réseau (modèle d~alliage isotrope,
modèle de moyenne anisotrope et modèle anisotrope de Chu et
Chang), et ceci en comparant les courbes expérimentales de la
réflectivité avec celles obtenus théoriquement par le
modèle de la fonction diélectrique. Des mesures
expérimentales selon l~angle d~incidence, sont illustrées en
figure suivant (figure.III.3).
Figure.III.3. Réflectivité de la
couche (super-réseau GaAs/AlAs) pour différents angle
d'incidences [III-11].
Chapitre III : Etude des propriétés
optiques dans l'infrarouge lointain d'une hétérostructure
à base de GaAs/Ga1-xAlxAs -
Validation du modèle de la fonction diélectrique
-
Dans les spectres expérimentaux, nous constatons qu~il
y a deux zones de forte réflectivité liées au
Reststrahlen des matériaux composants l~empilement sont
observées, dont la première (vers 27 m ) est
attribuée au semi-conducteur de type AlAs (contribution des
phonons optique de
type AlAs qui peuvent entrer en couplage les plasmas),
et la deuxième (vers 37 m ) sera
attribuée à l~autre GaAs (contribution des
phonons optique de type GaAs qui peuvent entrer en couplage les
plasmas).
Cependant, dans ces zones, on observe des creux de
réflectivité plus ou moins large apparaissent, dont les creux de
fortes amplitudes à 25, 33 et 45 microns sont
liés à des interférences (de type Fabry-Pérot)
entre le rayonnement réfléchi directement, et les rayonnements
réfléchis par le substrat passants par les monocouches du
super-réseau.
En revenant à l~ajustement du paramètres nous
modélisons l~empilement à l~aide d~un code de matrice S
développé en Python, dont le principe est décrit en annexe
A. Nous pouvons alors ajuster la réflectivité théorique
à la réflectivité mesurée
(Figure.III.3.) en ajustant les différents
paramètres du modèle de fonction diélectrique pour le
super-réseau qui joue un rôle prépondérant dans la
réflectivité totale de la structure. Cependant en absence
d~ajustement sur les différents paramètres (libres, et actifs en
infrarouge lointain), la réflectivité théorique
s~écarte beaucoup de la réflectivité
expérimentale.
Par ailleurs il est difficile d~extraire de véritables
certitudes quand à la fréquence des phonons d~un tel
système. Une chose est certaine, cependant et comme on a vu au chapitre
précédent, la fréquence des phonons change par rapport
à celle des matériaux purs. De plus, la qualité de couches
déposées joue énormément, en particulier la
pureté des sources, et la qualité des interfaces. Le type de
bâti, sa pollution, la qualité des matériaux, sont autant
de facteurs pouvant influer sur les propriétés optiques des
structures fabriquées (super-réseau).
En général, des modèles de la fonction
diélectrique sont proposés puis les paramètres
(fréquences phonons , termes d~amortissement ,...) sont ajustés
aux mesures. Nous devons
donc mesurer nos structures en réflectivité pour
valider le modèle de la fonction diélectrique.
Nous avons testé trois modèles pour décrire
le super-réseau, que nous détaillons dans les sections suivantes.
Notons que les transitions intersous-bandes présente dans les puits
Chapitre III : Etude des propriétés
optiques dans l'infrarouge lointain d'une hétérostructure
à base de GaAs/Ga1-xAlxAs -
Validation du modèle de la fonction diélectrique
-
quantiques ne sont pas pris en compte (leurs contribution est
négligeable dans le cas des couches planes). Nous travaillons à
un angle d~incidence de 40° dont les résultats sont
similaires pour d~autres angles.
III.4.1). Modèle d'alliage isotrope :
Ce modèle est celui présenté dans partie
précédente (le cas d~alliage ternaire), revient à
considérer le super-réseau comme un alliage
Al50Ga50As ternaire. Dans ce cas, cette
approximation se justifie puisque nous empilons des monocouches de GaAs
et AlAs (super-réseau AlAs[1]/GaAs[1]) (formule
(II-38)).
æ - - ö
2 2 i
LOi LOi
= Õ
R ÷
è - - ø
2 2
i i
TOi TOi
Dont la courbe théorique de la
réflectivité obtenue par la fonction diélectrique
après l~ajustement des paramètres est illustrée dans la
figure.III.4 suivante avec la courbe expérimentale.
Figure.III.4. Réflectivité
expérimentale et théorique en utilisant un
modèle
d'alliage isotrope pour la fonction diélectrique du
super-réseau [III-11].
d d
1 + 2
et =
1 1
d + d
1 2
1 2
d d
1 1 + 2 2
d d
+
1 2
(III-1)
Chapitre III : Etude des propriétés
optiques dans l'infrarouge lointain d'une hétérostructure
à base de GaAs/Ga1-xAlxAs -
Validation du modèle de la fonction diélectrique
-
Dont les valeurs ajustées des différents
paramètres (fréquences phonons , termes d~amortissement ,...)
sont listées dans le tableau.III.1. suivant (Nous
précisons les valeurs de départ pour l~optimisation, issue de
l~interpolation des données de [III-13]) :
|
Paramètre
|
Valeur ajustée
|
Erreur
|
Valeur initiale
|
Unité
|
|
LO 1
LO 2
TO 1
TO 2
LO 1
LO 2
TO 1
TO 2
|
269.3
381
256.9 355.8 6.4
5.9
8.5
4.9
|
#177; 0.15
#177; 0.1 #177; 0.1 #177; 0.1 #177; 0.1 #177; 0.06
#177; 0.1
#177; 0.05
|
271.32
388.2 269.29 360.9
3.31
7.7
12
9.3
|
1
cm -
- 1
cm
1
cm -
1
cm -
1
cm -
1
cm -
- 1
cm
- 1
cm
|
Tableau.III.1. Paramètres obtenus par
l'ajustement. L'erreur type sur les paramètres est indiquée.
xi avec x = L; T et i = 1; 2 correspondent
aux fréquences
des phonons longitudinaux (L) et transverses optiques (T) pour GaAs (1) et AlAs
(2).
Les termes xi sont des taux d'amortissement pour ces
phonons. [III-11]
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