Etude de l’EBIC et la cathodoluminescence appliquée aux photodiodes petit gap pour la détection IR refroide

Publié le : 14 mars 2021

Le CEA LETI développe depuis plus de 40 ans des détecteurs IR utilisant des matériaux semi-conducteur petit-gap. Ces travaux ont même donné naissance à la société Sofradir puis Lynred, acteur de premier ordre dans l’imagerie IR. Dans le cadre de la collaboration entre LETI et Lynred, de nouveaux besoins de caractérisation apparaissent, à la fois pour la compréhension fine du fonctionnement de la photodiode lors de la réduction du pas pixel, mais aussi au niveau de la compréhension de l’effet des défauts métallurgique et technologiques sur la performance des photodiodes IR.

Nous proposons ici d’étudier le comportement des diodes petit-gap IR refroidies lorsqu’elles sont excitées par le pinceau électronique au sein d’un microscope électronique (MEB). Une cartographie du courant induit (EBIC) donne une information sur le transport de charges dans le petit gap, alors qu’une cartographie de la luminescence induite (cathodo-luminescence) apporte une information complémentaire sur la dynamique de recombinaison radiative des porteurs injectés, notamment en présence de défauts métallurgiques. La manip EBIC est aujourd’hui fonctionnelle à température cryogénique dans notre équipement. La manip Cathodo IR est à mettre au point pour compléter l’image EBIC et donner une représentation complémentaire de la physique à l’œuvre dans la photodiode IR. Outre la mise au point de la cathodo, le travail de thèse pourra s’attacher à investiguer différentes structures de détection IR orientées petits pas et haute température de fonctionnement, en s’appuyant sur la corrélation entre EBIC, cathodo IR mais aussi les caractérisations electro-optique classique de la photodiode IR.

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