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Identifiant IdRef : 22672641X
Notice de type Rameau

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Informations

Langue d'expression : Francais
Date de naissance :  2007
Note publique d''information : 
Cette thèse porte sur les mécanismes d’excitation et d’émission des couches minces de nitrure de gallium dopées par des ions de terre rare (Eu3+, Er3+ et Tm3+) suite à une excitation optique (photoluminescence) ou électrique (électroluminescence) du matériau semi-conducteur. A l’intérieur du GaN, deux catégories de site d’incorporation d’ions de terre rare peuvent être distinguées, à savoir les ions de terre rare "isolés" (c’est-à-dire ne contenant aucun défaut dans leur voisinage) et les complexes associant un ion de terre rare avec un piège, celui-ci pouvant provenir du dopage lui-même ou d’un défaut cristallin. L’excitation non-résonante est réservée au second type de centres et a lieu par transfert d’énergie lors de la recombinaison non radiative d’un exciton lié sur un piège proche de la terre rare. La comparaison d’échantillons de GaN dopés in situ et par implantation ionique par l’ion Eu3+ montre que ces films présentent chacun deux types de complexes "Eu3+-piège" dont l’un est commun à tous les échantillons. Les différences d’efficacité d’excitation respectives des deux complexes s’expliquent par la proximité du piège correspondant. Grâce à des expériences pompe-sonde combinant des lasers impulsionnel et continu, le chemin d’excitation des ions de terre rare est confirmé expérimentalement et deux des mécanismes d’extinction de leur luminescence (la photo-ionisation de pièges et l’effet Auger avec des porteurs libres) sont étudiés. L’excitation électrique du GaN:Er3+ est également présentée. Les études en fonction de la température, du courant parcourant l’échantillon ou de la tension de polarisation mettent en évidence l’excitation par impact des ions de terre rare.

Note publique d''information : 
The PhD dissertation is devoted to the understanding of the excitation and quenching mechanisms of rare-earth (Eu3+, Er3+ and Tm3+) doped gallium nitride thin films. Rare-earth doping of GaN thin films results in two different types of incorporation sites for rare-earth ions: "isolated" ions (without any defect in their vicinity) and "rare-earth - trap" complexes. This trap can originate from the lattice distortion induced by the doping itself or from defects. Non-resonant excitation is reserved to this second kind of centres and occurs by energy transfer arising from the non radiative recombination of an exciton trapped in the vicinity of the rare-earth ion. Eu-implanted and in situ doped gallium nitride samples have been compared. Each presents two optically active "rare-earth - trap" complexes, one of which is common to all samples. Excitation efficiency differences between these complexes are found to be dependent on the distance between the trap and the rare-earth ion. Pump-probe experiments confirm experimentally the excitation path towards rare-earth ions and allow the study two quenching mechanisms namely photo-ionisation of traps and Auger effect with free carriers. Electroluminescence of GaN:Er3+ is also presented. Temperature, current and voltage dependant measurements indicate that electrical excitation of rare-earth ions take place by impact excitation.

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