Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON - CNRS UMR 6082

Les VECSELs sont aujourd’hui des composants incontournables pour les applications datacom. Les travaux présentés ont comme objectif principal l’étude des déformations mécaniques induites par les étapes initiant le procédé de fabrication de VECSELs GaAs à confinement par diaphragme d’oxyde émettant à 850 nm. L’utilisation de techniques non-destructives telles que la mesure du degré de polarisation de la photo-luminescence (DOP) et la micro-photoluminescence nous a permis d’obtenir une vision précise, à la fois spatiale et quantitative de ces déformations. Les effets induits dans les structures VECSELs après le dépôt de diélectrique comme couche de masquage pour la gravure, la gravure plasma de la mesa P, mais aussi l’oxydation thermique par voie humide des couches de confinement ont ainsi été caractérisés. Des valeurs de contraintes de plusieurs dizaines de MPa ont été mesurées au sein d’une structure VECSEL qui a subi les étapes de procédé jusqu’à l’oxydation.

Nous avons pu démontrer expérimentalement qu’il est possible de réduire jusqu’à 25 % les contraintes mécaniques engendrées par le procédé d’oxydation en effectuant un recuit post-oxydation. Une étude par STEM-EELS de la morphologie et de la composition atomique des oxydes à une échelle locale nous a permis d’affiner l’interprétation physique de l’effet de ce recuit. En se basant sur les résultats expérimentaux de DOP, nous avons réalisé un travail de modélisation analytique et numérique afin de prédire les déformations mécaniques induites par les étapes de procédés citées précédemment. Enfin, nous avons exposé les premiers résultats de caractérisations électriques et optiques de tels VECSELs montrant que les composants étudiés entrent dans les spécifications internes avec un procédé de fabrication globalement uniforme.

Images MEB montrant une structure VCSEL en GaAs après micro-usinage FIB: (a) mesa P du VCSEL avec la zone d’intérêt ciblée. (b) vision par la tranche de la structure après ablation du matériau. (c) et (d) zone d’intérêt protégée par une couche de tungstène déposée en surface permettant ensuite la caractérisation en TEM.