Il y a des indications que les nanocristaux de silicium (nc-Si) présentent un gain
optique qui est potentiellement assez grand pour permettre l'amplification optique dans la
gamme de longueurs d'ondes où une photoluminescence (PL) intense est mesurée (600-
1000 nm). Afin de fabriquer des cavités optiques, nous avons implantés des morceaux de
silice fondue avec des ions de Si pour former une couche de nc-Si d'une épaisseur
d'environ 1 μm. Le Si a été implanté à quatre énergies comprises entre 1 MeV et 1,9 MeV
de manière à obtenir une concentration atomique de Si en excès variant entre 25% et 30%.
Les pièces ont été flanquées de miroirs diélectriques composés de filtres interférentiels
multicouches. Sur une plage de longueurs d'ondes d'environ 200 nm de large, un filtre
réfléchit près de 100%, alors que l'autre a une réflexion moyenne d'environ 90%. Nous
avons mesuré et comparé les spectres de PL de trois échantillons: le premier sans miroir,
le second avec des filtres réfléchissant autour de 765 nm (entre 700 nm et 830 nm), et la
troisième avec des filtres agissant autour de 875 nm (entre 810 nm et 940 nm). Lorsque
les échantillons sont excités avec un laser pulsé à 390 nm, des mesures de
photoluminescence résolue dans le temps (PLT) révèlent des taux de décroissance plus
rapides en présence de miroirs dans le domaine de longueurs d'onde où ceux-ci agissent
comparé aux échantillons sans miroirs. Aussi, l'intensité PL en fonction de la fluence
d'excitation montre une augmentation plus rapide de la présence de miroirs, même si
celle-ci reste sous-linéaire. Nous concluons que de l'émission stimulée pourrait être
présente dans la cavité optique, mais sans dominer les autres mécanismes d'émission et de
pertes. / There are indications that silicon nanocrystals (nc-Si) exhibit an optical gain that is
potentially large enough to enable optical amplification in the wavelength range where
intense photoluminescence (PL) is measured (600-1000 nm). We fabricated optical
cavities on fused silica pieces ion-implanted with Si in order to form a nc-Si layer with a
thickness of about 1 μm. Si was implanted at four energies between 1 MeV and 1.9 MeV
to obtain an excess atomic concentration varying between 25% and 30%. The pieces were
sandwiched between dielectric mirrors consisting of multilayer interference filters. Over a
wavelength range of about 200 nm wide, one filter reflects nearly 100%, while the other
one shows an average reflection of 90%. We measured and compared the PL spectra of
three samples: the first one with no mirrors, the second one with filters reflecting around
765 nm (between 700 nm and 830 nm), and the third one with filters acting around 875 nm
(between 810 nm and 940 nm). When exciting the samples with a pulsed laser, timeresolved
PL measurements exhibited faster decay rates in the wavelength domain where
the reflection of the mirrors is maximal compared to samples without mirrors. Also, PL
intensity as a function of excitation flux showed a faster increase in the presence of
mirrors, although the increase remained sub-linear. From this, we conclude that stimulated
emission could be present in the optical cavity, but does not dominate the other emission
and loss processes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/4741 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Bibeau-Delisle, Alexandre |
| Contributors | Schiettekatte, François |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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