Photoreflectance (PR) spectra of a GaN thin film and an AlGaN/GaN heterostructure were measured by using a HeCd laser or a mercury lamp as a pump beam. The wavelengths (£f) of the HeCd laser and the mercury lamp are 325 nm and 253.7 nm, respectively. The energy of the HeCd laser is lower than band-gap energy of AlxGa1-xN (x > 0.2) so that electron-hole pairs cannot be generated in the AlGaN layer. Hence, the PR of the AlGaN was measured by using Argon ion laser (£f=300 nm) or quadrupled Nd:YAG (£f=266 nm) rather than HeCd laser in the previous works. In this work, the mercury lamp (£f=254 nm)was used as the pump beam. The problem with using the mercury lamp as the pump beam is because it is a diffused source so that it cannot be focused to a small spot. Nevertheless, defocused pump and probe beams were used in the PR measurement to improve signal to noise ratio. Hence, the diffused property of the mercury lamp is not a hindrance to the PR measurements.

L'objectif de ce travail fut de modéliser et caractériser un composant à semiconducteur capable de générer des impulsions électriques subpicosecondes par photocommutation. Ce composant est réalisé avec un peigne interdigité situé au milieu du ruban central d'un guide coplanaire en or déposé sur du GaAs basse température dopé au béryllium. En éclairant avec un laser femtoseconde ce détecteur polarisé, il est possible de générer des impulsions électriques dont la durée est approximativement celle du temps des vie des électrons. Une étude comparative de plusieurs méthodes de caractérisation (échantillonnages photoconductif, électro-optique, électroabsorption) fut réalisée et met en évidence avantages et inconvénients de chaque technique. Les différentes mesures montrent l'influence du matériau et du circuit hyperfréquence sur la réponse du dispositif. On observe en particulier l'augmentation du temps de vie des électrons due à la saturation du niveau de piège. De même, on observe l'influence de la valeur de la capacité du détecteur sur la durée de la réponse et la limitation de l'amplitude des impulsions due à l'impédance des lignes. Un modèle simple, basé sur un circuit électrique équivalent, prenant en compte les aspects matériau et hyperfréquence, permet de bien décrire ces phénomènes. De plus, ce modèle illustre en détail la dynamique des différents paramètres physiques et électriques lors de l'éclairement du détecteur par deux impulsions optiques consécutives. Cette mesure pompe-sonde photoconductive montre le temps de relaxation du photocommutateur et la saturation des pièges. Enfin, le modèle permet de calculer la bande passante du dispositif en photomélange.

It is known that electroreflectance (ER) of surface-intrinsic-n+ type doped GaAs has exhibited many Franz-Keldysh oscillations to enable the application of fast Fourier transform to separate the heavy and light-hole transitions. However each peak still contains two components, which belong to F+ F/2 and F- F/2 respectively, where F is the built-in field and F is the modulating field of applied voltage (Vac). In this work, we have used a larger Vac to modulate the field, and hence the peaks can be further separated. The peak belonging to heavy hole-transition and F- F/2 can be singled out to compare with Airy function-theory.

L'augmentation du débit des télécommunications nécessite la réalisation de circuits intégrés utilisant des transistors dont les fréquences de coupure sont de plus en plus élevées. L'évaluation des performances intrinsèques de ces composants fonctionnant aujourd'hui jusqu'à plusieurs centaines de GHz pose un gros problème d'instrumentation. Les capacités des analyseurs de réseaux généralement utilisés pour ces caractérisations sont en effet dépassées.<br /><br />Les méthodes d'échantillonnage électro-optique basées sur l'utilisation d'un laser impulsionnel femtoseconde constituent une méthode alternative de caractérisation hyperfréquences. Ces mesures dont la résolution temporelle peut être inférieure à la picoseconde permettent d'étudier la réponse en fréquence de composants intégrés jusqu'à plus de 1 THz.<br /><br />La méthode d'échantillonnage ultra-rapide que nous proposons est basée sur un effet d'électroabsorption présent dans de nombreux semiconducteurs massifs : l'effet Franz-Keldysh. Cet effet nous permet de sonder optiquement des impulsions électriques ultra-brèves se propageant sur une ligne de transmission déposée sur Arséniure de Gallium (GaAs). Ces impulsions sont également générées par voie optique grâce à un matériau photoconducteur ultra-rapide : le GaAs épitaxié à basse température.<br /><br />La démonstration expérimentale de cette méthode de caractérisation est tout d'abord effectuée en utilisant les propriétés intrinsèques du substrat semiconducteur. Dans un deuxième temps, des améliorations technologiques sont apportées au dispositif expérimental pour permettre une généralisation de la technique de mesure à tout type de substrat. Pour cela, nous avons en particulier mis au point une technique de « lift-off » épitaxial permettant le report des matériaux nécessaires à la mesure sur un circuit ayant déjà subi les étapes technologiques. Ces différentes méthodes de mesure sont ensuite appliquées à la caractérisation de lignes de transmission ou de composants passifs THz. Elles ont permis entre autre la mise en évidence du phénomène de couplage par onde de choc électromagnétique entre deux lignes de transmission coplanaires, ou l'évaluation des paramètres S d'un filtre réjecteur de Bragg intégré sur substrat de quartz jusqu'à 1,2 THz. Enfin, la possibilité d'étudier un transistor bipolaire à hétérojonction à doigt d'émetteur submicronique par cette technique de mesure est envisagée.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第22447号 / 工博第4708号 / 新制||工||1735(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻 / (主査)教授 木本 恒暢, 教授 山田 啓文, 准教授 船戸 充 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM