1. Propriétés optiques de micro-disques à base de nitrures d’éléments III Stéphane Mattei 16 mars 2007 Directeur du projet : Prof. Nicolas Grandjean Assistants: Dr. Raphaël Butté Dobri Simeonov

5. Modes de galerie Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

9. Fabrication des micro-disques Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

10. Croissance par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (EPVOM) Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

11. Processus de gravure Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

12. Processus de gravure Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

14. Mesures optiques Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

15. Mesures optiques en micro-photoluminescence Pompage optique par un laser argon ionisé doublé à 244 nm (5 eV) ou par laser Nd-YAG à 266 nm (4.7 eV) Mesure par un spectromètre (monochromateur + CCD) Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

16. Emission spontanée dans les micro-disques Sans cavité optique Micro-disque 300 K, Puissance d’excitation ~ 200 W/cm 2 Q > 4000 Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

17. Emission stimulée dans les micro-disques Seuil d’émission laser Emission au-dessus du seuil 300 K Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

18. Observation de l’émission par microscopie optique Disque de 4 µm sous pompage optique par le laser Nd-YAG à 266 nm Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion 0.1 MW/cm 2 juste en dessous du seuil 0.7 MW/cm 2 2 MW/cm 2 0 MW/cm 2 Seuil à ~0.4 MW/cm 2 augmentation de la puissance d’excitation

20. Simulations numériques Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

23. Etude du confinement par le rayon Calcul de l’espacement modal: Il est important de faire la distinction R effectif ≠ R disque ! Condition de résonance des modes de galerie longitudinaux: Définition du paramètre  caractérisant le confinement du mode: Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

24. diminution lorsque la taille du disque augmente augmentation avec l’ordre azimutal Dépendance du rapport  entre le rayon effectif et le rayon du disque Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

25. Distribution de l’amplitude du champ électrique dans le disque Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion Disque de 1.2 µm de diamètre, mode WGM 34,0

26. Distribution de l’amplitude du champ électrique dans le disque Disque de 1.2 µm de diamètre, mode WGM 26,1 Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

28. Comparaison du champ interne du disque et du cône Diamètre supérieur 4 µm Cône tronqué inversé Disque Coupe parallèle à la surface au milieu de la couche de GaN Coupe perpendiculaire à la surface passant par le centre WGM 22,0 WGM 24,0 Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

29. Comparaison du champ d’émission du disque et du cône Cône tronqué inversé Disque Logarithme du carré de l’amplitude Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

30. Évolution temporelle des modes Isolement des modes ayant un facteur de qualité élevé après la fuite des autres modes Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

31. Comparaison des modes résonnants obtenus par simulation avec un spectre expérimental Modes obtenus par simulation Cône tronqué inversé, diamètre supérieur 1.7 µm Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

32. Dispersion d’indice La dispersion n’est pas négligeable car on travaille proche du gap de GaN Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion

33. Introduction de la dispersion d’indice avec dispersion d’indice sans dispersion d’indice Cône tronqué inversé, diamètre supérieur 2.1 µm Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion