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

Laser compact compatible avec la technologie CMOS à base de silicium

Les objectifs de ce projet concernent la fabrication de dispositifs photoniques dopés Nd³⁺, compacts, de faible coût, compatibles avec la technologie du silicium et excitables tant optiquement qu’électriquement. Le but final est la réalisation d’un laser excité électriquement émettant à 1,06 µm.
Pour mener à bien de tels objectifs, les propriétés de confinement quantique des porteurs dans des nanograins de Si (ng-Si) seront mises à profit pour exciter efficacement les ions lanthanides Nd³⁺ noyés dans une matrice de silice. Dans une telle structure, il sera alors possible de dépasser le verrou technologique qui a freiné jusque là le développement de lasers planaires dopés avec des ions terre rare ayant une compatibilité avec la technologie CMOS. Ce verrou est lié à la faible section efficace d’absorption de ces ions (tel que l’ion Nd³⁺) lorsqu’il sont noyés dans une matrice de silice et/ou à la nécessité d’utiliser un laser de pompe notamment dans les systèmes Nd :YAG.
La technique de fabrication choisie est la pulvérisation magnétron à l’aide d’un plasma soit réactif associant un gaz de réaction au gaz Argon, soit classique avec un gaz d’Argon. Deux approches seront menées de front avec d’une part, la fabrication d’un laser planaire de taille réduite excité optiquement à l’aide de diodes laser de coût raisonnable, et d’autre part d’un dispositif laser compact excité électriquement qui ouvrirait la voie à la réalisation d’un dispositif photonique intégrable sur une plaquette tout silicium. L’obtention d’un effet laser dans des matériaux à base de nanostructures de Si serait une première dans la course actuelle visant à démontrer l’obtention d’un gain net dans de tels systèmes dopés avec des ions terres rares (Er³⁺, Nd³⁺).

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CIMAP – IETR
(groupe(s) Foton impliqué(s) : OGC)

CIMAP (Fabrice Gourbilleau)
(responsable Foton : Joël CHARRIER)

ANR-Pnano