Thèse : Combinaison de mesures in-situ pour le contrôle de la croissance de composants VCSEL par épitaxie par jets moléculaires.

Résumé

Dans cette thèse, nous étudions la croissance de cristaux semi-conducteurs par épitaxie par jets moléculaires (EJM) pour la fabrication de lasers à cavité verticale (VCSEL). Ces composants imposent des tolérances sur les épaisseurs des couches en deçà de 1 %, pour optimiser leurs performances optoélectroniques. Cependant, les dérives des vitesses de croissance par EJM nuisent à la reproductibilité. Pour répondre à cette problématique, j’ai développé une méthode de contrôle in situ combinant des mesures de réflectivité et d’absorption atomique, permettant un suivi en temps réel et un ajustement dynamique des paramètres de croissance. Cette approche réduit significativement les calibrations préliminaires et compense les dérives. Je démontre ici l’efficacité de ce système de contrôle par la croissance d’un VCSEL sans calibration a priori des vitesses de croissance. Cette méthode ouvre des perspectives pour une fabrication plus robuste, extensible à des dispositifs photoniques complexes.

Abstract

The growth of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) via molecular beam epitaxy (MBE) requires layer thickness tolerances of less than one percent in order to ensure optimal optoelectronic performance. Drifts in MBE growth parameters—which are frequent and difficult to predict—compromise the reproducibility and performance of the components. To address these challenges, we have developed an in-situ control method combining measurements of reflectivity and atomic absorption. This approach enables real-time monitoring and dynamic adjustment of growth parameters to significantly reduce the number of calibration growths and compensate for drifts. Here, we demonstrate the effectiveness of a control system for VCSEL growth without prior calibration of growth rates. This method opens up prospects for more robust fabrication that can be extended to complex photonic devices.