Nouvelles architectures de détecteurs infrarouge à super-réseaux

Cette thèse effectuée au sein de l’équipe DOTA de l’ONERA Palaiseau, en collaboration étroite avec l’IES de l’Université de Montpellier, porte sur l’étude et la caractérisation électro-optique de détecteurs infrarouge à super-réseaux (SR).L’objectif était d’améliorer la compréhension du fonctionnement de l’architecture à « bariode » qui permet de réduire le courant d’obscurité du photodétecteur comparée à l'architecture classique PIN. Mes travaux se sont d’abord portés sur la viabilité de la filière pour le fonctionnement à haute température, par l’évaluation de deux critères essentiels sur un détecteur SR commercial refroidi à 80K : les pixels clignotants et leur impact sur la stabilité temporelle. L’étude montre un faible nombre de pixels clignotants et un impact limité. J’ai ensuite développé un banc cryogénique de caractérisation électro-optique pour des monoéléments SR InAs/GaSb LWIR 80K et SR InAs/InAsSb MWIR 150K. L’étude des monoéléments LWIR a montré des performances encourageantes, mais l’évaluation de son rendement quantique a été rendue difficile à cause d’une gravure particulière (dite « shallow-etch ») qui nécessite de prendre en compte une surface supplémentaire due à la diffusion latérale des porteurs photogénérés. C’est pourquoi, une démarche plus fine a été mise en place pour l’étude du SR InAs/InAsSb. Cette démarche m’a ensuite permis d’extraire les longueurs de diffusion des porteurs et d’en déduire les mobilités associées. Les valeurs extraites montrent que le transport par minibande, caractéristique fondamentale des SR, ne se fait pas à cause de mécanismes de diffusion élastiques. L’ensemble des résultats nous a permis d’établir une méthodologie standard d’étude et d’optimisation des bariodes SR et de confirmer la potentialité de la filière à haute température. This thesis, carried out in the DOTA team of ONERA Palaiseau, in close collaboration with the IES of the University of Montpellier, deals with the study and the electro-optical characterization of superlattices infrared detectors (SL).The objective was to improve the understanding of the operation of the "bariode" architecture (instead of the PIN diode) in order to reduce the dark current of the photodetector. My work first focused on the reliability for high temperature operation, by evaluating two key criteria on a commercial SL detector cooled at 80K: blinking pixels and their impact on the temporal stability. The study shows a low number of blinking pixels and a limited imp