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DISPOSITIFS OPTOELECTRONIQUES A BASE DES NANOSRUCTURES

UNIVERSITÉ CONSTONTINE1

DÉPARTEMENT D’ÉLECTRONIQUE

FACULTÉ DES SCIENCES DE LA TECHNOLOGIE

MASTER 2 EN ÉLECTRONIQUE BIOMÉDICALE

MODULE : NANOTECHNOLOGIE

Réaliser par:

AOUATI HOUSSEM EDDINE

MESKALDJI SEIF EDDINE

Date: 17/02/2014

Année universitaire : 2013/2014

PRF du module : M TLIA

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 Les nanotechnologies et les nanosciences sont l'étude, la fabrication et la manipulation de structures, de dispositifs et de systèmes matériels à l'échelle de moins d'une quarantaine de nanomètres

INTRODUCTION

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1 / Nanostructure Une nanostructure est un objet de taille intermédiaire entre les microscopiques et moléculaires structures

(la dimension est comprise entre 0,1 et 100 nanomètre).

 

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Quelques exemples de nanostructures:

1_nanomesh. 2_nanofibre. 3_nanoparticule. 4_héterostructure quantum

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2 / Nanolithographie

Technique de gravure utilisant un rayonnement de longueur d'onde plus courte rayons X ou à un faisceau d'électrons pour créer un motif en creux sur une surface. Elle est notamment utilisée pour la réalisation de circuits électronique à semi-conducteurs et dans le domaine des nanotechnologies.

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L'optoélectronique c’est la branche de l'électronique et de la photonique. Elle concerne l'étude des composants électroniques qui émettent ou interagissent avec la lumière.

Quelques composants optoélectroniques:Photodiode / photomultiplicateur / photorésistance /phototransistor /

cellule photoélectrique /diode laser/ diode électroluminescente (DEL)

……etc.

_ voir les figures des composant optoéléctroniques dans le diapo suivant

3 / L'optoélectronique

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_Hétérostructure Quantum est une hétérostructure à un substrat (en général un matériau semi-conducteur ), où la taille limite les mouvements des porteurs de charge en les forçant dans un confinement quantique.

_ Cela conduit à la formation d'un ensemble de niveaux d'énergie discrets au cours de laquelle les opérateurs peuvent exister.

4 / HÉTÉROSTRUCTURE QUANTUM

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Les Hétérostructures quantiques sont importants pour l’ applicationsoptoélectroniques.

Exemples de hétérostructures quantiques confinant les transporteurs en quasi-deux, un-dimensions et nuls sont:

Puits quantiques ( quantum wells )

Fils quantiques (quantum wires)

Les points quantiques (quantum dots)

Remarque:

Une hétérojonction est une jonction entre deux semiconducteurs dont le gap (la bande interdite) est différent.

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Un puits quantique est une zone de l'espace dans laquelle le potentiel ressenti par une particule quantique atteint un minimum.

Un puits quantique désigne également une hétérostructure de semi-conducteurs qui est la plus proche réalisation pratique des puits de potentiel étudiés dans les cours de mécanique quantique.

Un confinement 1D peut être obtenu avec un puits quantique, 2D avec un fil quantique, 3D avec une boîte quantique.

4_1 / Quantum well «  puits quantique  »

Niveaux d'énergie d'un puits quantique de profondeur U0 et

de largeur L

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Un nanofil est une nanostructure, dont le diamètre est exprimé en nanomètre, donc en principe de 1 à 999 nanomètres

À ces échelles les effets quantiques sont importants - d'où l'utilisation du terme de « fils quantiques ».

4_2 / QUANTUM WIRES « NANOFIL »

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Les points quantiques sont des nanocristaux composés de matériaux semiconducteurs non organiques, tels que le CdSE, l’InGaP, le carbone et le silicium, dans lesquels des paires électron-trou peuvent être créées et confinées. Lorsque les points quantiques sont exposés à la lumière, les paires électron-trou sont excitées et deviennent fluorescentes.

4_3 / QUANTUM DOTS « POINTS QUANTIQUES »

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FIGURE : ( DROITE ) MORPHOLOGIE SCHÉMATIQUE ET ( GAUCHE ) DENSITÉ D'ÉTATS POUR LES PORTEURS DE CHARGE DANS LES STRUCTURES DE SEMI-CONDUCTEURS AVEC DIFFÉRENTS DIMENSIONNALITÉS:(B) PUITS QUANTIQUE, (C) FIL QUANTIQUE, ET (D) DE POINT QUANTIQUE.

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Les lasers à semiconducteur sont des lasers qui utilisent comme milieu amplificateur un matériau semiconducteur. Le plus répandu est le laser à diodes. Le semiconducteur de base utilisé est GaAlAs. Ils sont assez facilement accordables. Le milieu amplificateur est constitué d'hétérostructures (empilement de couches minces).

5_1 / LE LASER SEMICONDUCTEUR A HETEROSRUCTURE

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Et un laser a semi-conducteur ou La zone active, formée de puits quantiques, est insérée dans une cavité Fabry-Pérot asymétrique.

5_2 / LE LASER SEMICONDUCTEUR A PUIT QUANTIQUE

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QCL « Quantum Cascade Laser » :

Structure de la bande de conduction, sous tension. Un électron (arrivant par la gauche) « tombe » dans un puits quantique : il y subit une relaxation entre deux sous-bandes, émettant un photon. Il passe ensuite au puits suivant par effet tunnel, où il subira une nouvelle relaxation et ainsi de suite.

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  Le QWIP « Quantum Well Infrared Photodetector   »est un détecteur de rayonnement infrarouge. La gamme de longueurs d'onde s'étend de 3 µm à plus de 30 µm.

Ce type de détecteur est sensible au rayonnement thermique émis par tout corps dont la température n'est pas nulle.

 5_ 3 / PHOTODÉTECTEUR INFRAROUGE À PUITS QUANTIQUES

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vue dans la nuit

L’imagerie thermique

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un modulateur d'onde électromagnétique comprenant une structure semiconductrice à puits quantiques présentant deux puits adjacents dont le couplage est modifié sous l'action d'un champ électrique en utilisant le phénomène d'anticroisement de niveaux en résonance.

5_4 / MODULATEUR D'ONDE ÉLECTROMAGNÉTIQUE À PUITS QUANTIQUES

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_La nanotechnologie évoluer la fabrication des composants optoélectronique.

_Cette développements baser sur les effets quantique surtout pour la réalisation des lasers semiconducteur a Hétérostructure.

_ donc par la nanotechnologie le micro devient nano et avec cette technologie les dimensions des composants optoélectroniques sont diminue

CONCLUSION

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MERCI POUR VOTRE ATTENTION