Du phénomène quantique au dispositif macroscopique, transport électronique dans les détecteurs inter-sousbandes. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

From quantum phenomenon to macroscopic device, electronic transport in inter-subband detectors.

Du phénomène quantique au dispositif macroscopique, transport électronique dans les détecteurs inter-sousbandes.

Résumé

Quantum cascade detectors are semi-conductor devices where infrared photons are absorbed in nanometric quantum wells on a picosecond timescale. These high performance infrared detectors are good candidates for thermographic and spectroscopic applications. To study electronic transport in these structures, one must organize the continuum of times and scales that span from the quantum phenomenon to the macroscopic device. In this thesis, we have shown that quantum coherent times and semi-classical scattering times must be taken properly into account to model the signal related quantities (current and noise). The so-called independence of Johnson ad shot noises in these structures is then discussed. They are proven to be the short and long time limits of a single phenomenon, ie the scattering of quantized charges. As a result, noise is calculated from quantum principles for the first time in intersubband structures. Lastly, the complete description of electronic transport enables us to discuss about the potentialities of this technology.
Les détecteurs à cascade quantique (QCD) sont des composants semi-conducteurs, dans lesquels l'absorption de la lumière dans des puits quantiques de quelques nanomètres de large, à des temps caractéristiques de la picoseconde, permet de réaliser des caméras infrarouges de haute performance. L'enjeu de l'étude du transport électronique dans ces structures consiste à organiser le continuum d'échelles spatiales et temporelles qui relient le phénomène microscopique au dispositif macroscopique. Dans ces travaux de thèse, nous avons montré en particulier que pour modéliser le signal (courant et réponse) dans ces détecteurs, il est nécessaire d'articuler correctement les temps de cohérence quantique et les temps de diffusion semi-classique. Pour comprendre l'origine du bruit, il s'agit de voir que les contributions thermique et de grenaille, usuellement considérées comme indépendantes, ne sont que les deux limites aux temps courts et aux temps longs de la diffusion aléatoire de charges quantifiées. Cette description complète de la physique de ces détecteurs a permis dans un dernier temps de dégager les potentialités principales de cette filière technologique.
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Dates et versions

tel-00769454 , version 1 (01-01-2013)
tel-00769454 , version 2 (02-01-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00769454 , version 2

Citer

Alexandre Delga. Du phénomène quantique au dispositif macroscopique, transport électronique dans les détecteurs inter-sousbandes.. Electronique. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00769454v2⟩
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