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1. Optimized ohmic contacts for InAlGaN/GaN HEMTs

Author

Ruterana, Pierre, Chauvat, Marie, Morales, Magali, Medjdoub, Farid, Gamarra, Piero, Dua, Christian, Delage, Sylvain, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Propriétés des Matériaux pour les Economies d'Energie (PM2E), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), WIde baNd gap materials and Devices - IEMN (WIND - IEMN), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab ), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES [France]-ALCATEL, This work was partially supported by the Region Normandie under project PLACANANO, convention 18E01651, Renatech Network, PCMP CHOP, ANR-14-CE26-0022,LHOM,Couches d'InAlN et hétérostructures optimisées pour la future génération de transistors hyperfréquences de puissance(2014), ANR-11-LABX-0014,GANEX,Réseau national sur GaN(2011), ANR-11-EQPX-0020,GENESIS,Groupe d'Etudes et de Nanoanalyses des Effets d'IrradiationS(2011), European Project: 662322,H2020,ECSEL-2014-1,OSIRIS(2015), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique [CIMAP - UMR 6252], Propriétés des Matériaux pour les Economies d'Energie [PM2E], WIde baNd gap materials and Devices - IEMN [WIND - IEMN], Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN], Alcatel-Thales III-V Lab [III-V Lab], Alcatel-Thales III-V Lab [III-V Lab ], and Alcatel-Thalès III-V lab [III-V Lab]

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics]
Abstract

International audience; In this work, we have carried out a detailed transmission electron microscopy investigation on ohmic contacts in InAl GaN/GaN high electron mobility transistors consisting of Ti/Al/Ni/Au deposited by evaporation electron beam followed by a rapid thermal annealing at 875°C for 30s under N2 atmosphere. Subsequent to an optimized surface preparation, prior to the metal deposition, it has been possible to systematically obtain a contact resistance of 0.15-0.16 Ω.mm instead of the usual 0.5-0.6 Ω.mm. This is comparable to the state of the art results which have been published subsequent to more complex processes including molecular beam regrowth.

Published
2022

2. Integrated lasers on silicon for optical communications

Author

Manel Ramirez, Joan, Souleiman, Amin, Fanneau, Pierre, Besancon, Claire, Vaissiere, Nicolas, Neel, Delphine, Ramez, Valentin, Malhouitre, Stéphane, Hassan, Karim, Merghem, Kamel, Decobert, Jean, Bitauld, David, Nokia Bell Labs [Paris-Saclay], Institut Polytechnique de Paris (IP Paris), Département Electronique et Physique (TSP - EPH), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP), Traitement de l'Information Pour Images et Communications (TIPIC-SAMOVAR), Services répartis, Architectures, MOdélisation, Validation, Administration des Réseaux (SAMOVAR), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES [France]-ALCATEL, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab ), and THALES [France]

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Silicon, Optical communications, Lasers
Abstract

We review our work on integrated lasers for optical communications. An InP-based multilayer stack containing Al-based quantum wells with optical gain in the telecom window is bonded onto a silicon-on-insulator wafer with patterned photonic circuits and cavities. Ring-based widely tunable lasers and narrow linewidth DFB lasers are demonstrated.

Published
2023

3. Epitaxie sélective en phase vapeur aux organométalliques pour la modulation de la longueur d'onde de multipuits quantiques InGaN/GaN

Author

Lacam, Cédric, Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab ), THALES [France], Université Grenoble Alpes [2020-....], and Joël Eymery

Subjects
Epitaxie sélective, InGaN, Led, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Multipuits quantiques, Selective area growth, Multi-Quantum Wells, Movpe, GaN
Abstract

This thesis reports on the selective area metalorganic vapor phase epitaxy of InGaN/GaN multi-quantum wells for self-emissive micro-displays. GaN-based LEDs have been recognized to be very attractive for this application, thanks to their properties which include high brightness and efficiency allowing low power consumption and good reliability.To date, one of the main challenges ahead for the micro-displays technology is the production of full color devices integrating RGB emitting pixels, with a pixel pitch below 10 µm. This study aims to achieve wavelength modulation of InGaN/GaN multi-quantum wells using selective area growth (SAG). This technique consists in patterning the surface of a substrate with a dielectric amorphous mask. During growth, the gas species do not deposit on the mask, but migrate to the openings defined beforehand. InGaN wells with different thicknesses (from 1 to 9 nm) can be obtained during the same growth run, resulting in different emission wavelengths from various regions on the wafers.The study presented in this manuscript is based on the selective growth of nitride layers, their characterisation, and the numerical simulation of SAG effects based on vapor-phase diffusion and surface diffusion. In a first part, the selective growth of the binary compound GaN and the InGaN alloy is investigating as function of growth conditions.Secondly, the influence of growth parameters and mask geometry on the properties of InGaN/GaN multiquantum wells is studied. This leads to the demonstration of an extended modulation of the emission wavelength measured by photoluminescence, from 405 to 608 nm in growth area of 3 µm and obtained in a single localised growth run at 805 °C, allowing the possibility of applying this technique to the manufacture of emissive micro-displays.; Cette thèse est consacrée à l’épitaxie sélective en phase vapeur aux organométalliques de multipuits quantiques InGaN/GaN pour la fabrication de micro-écrans émissifs. Les LEDs InGaN/GaN sont un candidat idéal pour cette application, notamment en raison de leur forte luminosité et leur grande fiabilité qui permet un haut rendement avec une faible consommation.A ce jour, le grand défi des écrans émissifs est la réalisation d'un dispositif intégrant des pixels rouge, vert et bleu avec un pas inférieur à 10 µm. L’objectif de cette thèse est de développer des structures à multipuits quantiques InGaN/GaN émettant à différentes longueurs d’onde en utilisant l'épitaxie sélective en phase vapeur aux organométalliques. Cette technique consiste à masquer partiellement la surface du substrat avec une couche de matériau amorphe. Lors de la croissance, les espèces en phase gazeuse ne se déposent pas sur le diélectrique et migrent vers les ouvertures définies en amont dans le masque. Il est ainsi possible d'obtenir lors d'une même croissance des puits InGaN présentant des épaisseurs différentes, et donc des émissions de différentes couleurs.L’étude présentée dans ce manuscrit s'articule autour de la croissance, la modélisation numérique basée sur la diffusion de particules en phase vapeur et en surface, et la caractérisation des empilements épitaxiés sélectivement. Nous étudions en premier lieu le dépôt du composé binaire GaN et de l’alliage InGaN avec un masque diélectrique afin de définir les conditions de croissances autorisant une bonne sélectivité.Dans un second temps, nous étudions la croissance localisée de multipuits quantiques InGaN/GaN, et en particulier l’influence des effets de la croissance sélective sur les propriétés des structures en fonction des paramètres de croissance et de la géométrie du masque utilisé. Nous démontrons notamment une modulation étendue de la longueur d’onde d’émission mesurée par photoluminescence, de 405 à 608 nm dans des zones de recroissance de 3 µm obtenue en une seule croissance localisée à 805 °C, permettant d’envisager l’utilisation de cette technique dans la fabrication d’écrans émissifs.

Published
2022

4. Mode Locked Laser Phase Noise Reduction Under Optical Feedback for Coherent DWDM Communication

Author

Cosimo Calo, Guy Aubin, Theo Verolet, Colm Browning, Elias Giacoumidis, Liam P. Barry, Kamel Merghem, Yi Lin, K. Mekhazni, Abderrahim Ramdane, Amol Delmade, Francois Lelarge, Alexandre Shen, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Electronic Engineering [Dublin] (Dublin City University (DCU)), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris), Département Electronique et Physique (EPH), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP), Traitement de l'Information Pour Images et Communications (TIPIC-SAMOVAR), Services répartis, Architectures, MOdélisation, Validation, Administration des Réseaux (SAMOVAR), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP), Almae Technologies, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), and THALES

Subjects
Physics, business.industry, Phase noise, Physics::Optics, Semiconductor mode locked lasers, Coherent transmission, 02 engineering and technology, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, law.invention, Longitudinal mode, Laser linewidth, 020210 optoelectronics & photonics, Mode-locking, Transmission (telecommunications), Optical frequency comb, law, Wavelength-division multiplexing, Broadband, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Optoelectronics, Optical feedback, business
Abstract

International audience; Single section quantum dash (QDash) mode locked lasers (MLL) can provide a flat and broadband optical frequency comb with low energy consumption, operational simplicity and large-scale low-cost production possibilities. MLL longitudinal modes can be employed as single carriers with a regular spectral spacing in a dense wavelength division multiplexing (DWDM) link, making them promising components for next generation DWDM transceivers. However, individual modes of a MLL suffer from relatively high phase noise while high capacity coherent transmission requires carriers with low phase noise. Optical feedback, which is a well-known method to reduce the linewidth of a single mode laser, can be used to stabilize comb lasers. This paper reports on the investigation of phase noise properties of comb lines delivered from a single section QDash MLL under optical feedback and shows that each MLL longitudinal mode optical linewidth can be drastically narrowed. It enables coherent transmission with extended link budget over 50 km at Tbit/s line rates.

Published
2020

5. In‐depth analysis of InAlN/GaN HEMT heterostructure after annealing using angle‐resolved X‐ray photoelectron spectroscopy

Author

Yoan Bourlier, Arnaud Etcheberry, Piero Gamarra, Stéphane Piotrowicz, Sylvain Delage, O. Patard, Muriel Bouttemy, Mathieu Frégnaux, Institut Lavoisier de Versailles (ILV), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Laboratoire d'informatique de l'École polytechnique [Palaiseau] (LIX), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Fonds Unique Interministériel, FUI: FUI–AAP 19, and This work was carried out in the framework of the VEGaN 2 Project supported by the Fond Unique Interministériel (FUI–AAP 19).

Subjects
010302 applied physics, Materials science, business.industry, Annealing (metallurgy), Heterojunction, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 02 engineering and technology, Surfaces and Interfaces, General Chemistry, High-electron-mobility transistor, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Surfaces, Coatings and Films, X-ray photoelectron spectroscopy, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; During high-electron-mobility transistor elaboration process, a thermal treatment of In0.2Al0.8N (InAlN) barrier layer is performed in order to improve electrical performances. We showed previously that In0.2Al0.8N/GaN heterostructures, annealed at 850°C under O2 partial pressure, present a specific in-depth organization. Angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy is a powerful tool to precisely determine the spatial localization and relative position of the different interfaces, from InAlN until buried GaN layer. The proposed in-depth model of the stack evidences (1) an Al-rich surface oxide with embedded N2 molecules, (2) an interlayer of InAlN

Published
2020

6. Recent Advances in 100+nm Ultra-Wideband Fiber-Optic Transmission Systems Using Semiconductor Optical Amplifiers

Author

Fabrice Blache, Nick Fontaine, David T. Neilson, Aurelien Boutin, Dylan Le Gac, Laurent Letteron, Mathilde Makhsiyan, Karim Mekhazni, Jeremie Renaudier, Amirhossein Ghazisaeidi, Yann Frignac, Aymeric Arnould, Elie Awwad, Patrick Brindel, Mohand Achouche, Nokia Bell Labs [Nozay], Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, KYLIA (.), Egide, EGIDE, Département Electronique et Physique (EPH), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris), Traitement de l'Information Pour Images et Communications (TIPIC-SAMOVAR), Services répartis, Architectures, MOdélisation, Validation, Administration des Réseaux (SAMOVAR), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom SudParis (TSP), Bell laboratories [Holmdel, NJ], and Alcatel-Lucent

Subjects
Physics, Optical amplifier, business.industry, Amplifier, Bandwidth (signal processing), Single-mode optical fiber, Ultra-wideband, Optical polarization, Coherent communications, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Fiber-optic communication, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], [SPI]Engineering Sciences [physics], Fiber optic communication, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, Semiconductor optical amplifier, Ultra wideband communication, business, Free-space optical communication
Abstract

International audience; We report on the use of semiconductor optical amplifiers (SOAs) to extend the optical bandwidth of next generation optical systems to 100 nm and beyond. After discussing the technological progress and the motivation for rekindling the interest in SOAs for line amplification, we describe the innovative approach developed for the realization of ultra-wideband (UWB) SOAs. Leveraging custom design of singly polarized SOAs to provide gain over 100+ nm bandwidth, we developed a polarization diversity architecture to realize UWB-SOA modules. Embedded in a compact package, the UWB amplifier modules have been successfully used to demonstrate 100+ Tb/s transmissions. We subsequently review recent experimental transmission results based on such novel 100+ nm wide semiconductor optical amplifiers, including our first demonstration of 100+Tb/s transmission over 100 km distance, our field trial using real-time traffic, and finally the transmission of 107 Tb/s throughput over three spans of standard single mode fiber (SSMF) using hybrid UWB Raman/SOA amplification technique.

Published
2020

7. Métamatériaux à fonction diélectrique proche de zéro appliqués à des dispositifs optoélectroniques dans l'infrarouge moyen

Author

Lê, Tuan Nghia, Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab ), THALES [France], Laboratoire d'Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Paris-Saclay, Fabrice Charra, and Simon Vassant

Subjects
Modulateur optique, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Dielectric function, Epsilon-Near-Zero (ENZ), MIM, Optical modulator, Quantum cascade detector (QCD), Fonction dielectrique, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], Détecteur à cascade quantique (QCD), [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Abstract

Epsilon-near-zero (ENZ) materials belong to the plasmonics and metamaterials branches of nanophotonics and have been studied actively since the last decade. The near-zero dielectric function offers intrinsic enhancement and confinement of electromagnetic waves in highly sub-wavelength ENZ layer, thus increases light-matter interaction. In this work, we applied the ENZ concept to mid-infrared optoelectronic devices, traditionally limited by weak light-matter interaction. More precisely, we designed and tried to realize an ENZ electro-optical modulator (EOM) and an ENZ single-period quantum cascade detector (QCD), operating around 10µm.The ENZ-EOM’s mechanism is based on detuning an ENZ mode which is initially in strong coupling with a cavity mode. The ENZ mode can be tuned by electron depletion with a voltage bias. This mechanism theoretically offers a significant amplitude modulation, but has not been realized so far in this wavelength range. As for QCD, it belongs to the family intersubband devices and generally suffers from low absorption in conventional structures, due to the selection rule. The ENZ-QCD benefits from the enhancement of electric field’s normal component - the useful component for intersubband absorption. The dielectric functions of the materials used have a central place in the optical design of these devices, so we started by carefully studying them experimentally and theoretically. The ENZ regime is reached in EOM and QCD devices, using respectively a heavily doped Drude-like InGaAs layer and a sharp intersubband transition in a single InGaAs/InAlAs quantum well. I carried out the optical design of the devices, their microfabrication, followed by optical, electrical and electro-optical characterizations. For the ENZ-EOM device, at zero voltage bias, we experimentally observed the strong coupling regime between the ENZ mode and the cavity mode, in agreement with the optical computation. However, a significant depletion of electron to tune the ENZ mode appears to be challenging, despite different strategies inspired from well-known transistor structures. As for the ENZ-QCD, we studied the role of the depolarization shift in the absorption of intersubband transitions and its relation to the ENZ concept, allowing us to correctly take into account this phenomenon in our optical simulations. The electromagnetic computation indicates a large useful absorption in the active quantum well, up to 50-60% of the incident flux, whereas conventional QCD structure is often limited with a useful absorption of less than several percent per active period. Experimentally, optical reflectance characterization of ENZ-QCD devices as a function of temperature shows a transition from weak to strong coupling regime of the intersubband transition with the cavity mode. From photocurrent and spectral response measurements, we estimate an external quantum efficiency of about 0.057%, about an order of magnitude below the state of the art. Considering this is the first generation of the ENZ-QCD, the results obtained are encouraging and we believe that further improvements in next generations are realistic. The physics in the ENZ-QCD system is rich and therefore constitutes an interesting subject for future studies.; Les matériaux Epsilon-near-zero (ENZ) appartiennent aux branches plasmonique et métamatériaux de la nanophotonique et ont été activement étudiés au cours de la dernière décennie. La fonction diélectrique proche de zéro induit une exaltation intrinsèque et un confinement des ondes électromagnétiques dans une fine couche ENZ très sub-longueur d'onde, augmentant ainsi l'interaction lumière-matière. Dans ce travail, nous avons appliqué le concept ENZ à des dispositifs optoélectroniques dans le moyen infrarouge, traditionnellement limités par une faible interaction lumière-matière. Plus précisément, nous avons conçu et essayé de réaliser un modulateur électro-optique (EOM) ENZ et un détecteur à cascade quantique à période unique (QCD) ENZ, fonctionnant autour de 10µm. Le mécanisme de l’ENZ-EOM consiste à déplacer un mode ENZ, qui est initialement en couplage fort avec un mode de cavité. La fréquence du mode ENZ peut être déplacée par déplétion d’électron en appliquant une tension. Ce mécanisme offre théoriquement une modulation d'amplitude importante, mais n'a pas été utilisé jusqu'à présent dans cette gamme de longueur d'onde. Quant au QCD, il appartient à la famille des dispositifs intersousbandes, qui souffre généralement d'une faible absorption dans les structures classiques, du fait de la règle de sélection. L’ENZ-QCD bénéficie de l'exaltation de la composante normale du champ électrique - la composante utile pour l'absorption intersousbande. Les fonctions diélectriques des matériaux utilisés ont une place centrale dans la conception optique de ces dispositifs, nous avons donc commencé par les étudier expérimentalement et théoriquement. Le régime ENZ est atteint dans les dispositifs EOM et QCD, en utilisant une couche InGaAs de type Drude fortement dopée et une transition intersousbande forte dans un puits quantique unique en InGaAs/InAlAs, respectivement. J'ai réalisé la conception optique des dispositifs, leur microfabrication, suivie par des caractérisations optiques, électriques et optoélectroniques. Pour le dispositif ENZ-EOM, à tension nulle, nous avons observé expérimentalement le régime de couplage fort entre le mode ENZ et le mode de cavité, en accord avec la simulation optique. Cependant, une déplétion significative des électrons pour déplacer le mode ENZ paraît difficile expérimentalement, et cela malgré différentes stratégies mises en œuvre, inspirées des structures de transistors connues. Concernant le dispositif ENZ-QCD, nous avons étudié le rôle du ‘depolarization shift’ dans l'absorption des transitions intersousbande et sa relation avec le concept ENZ, nous permettant de correctement prendre en compte ce phénomène dans nos simulations électromagnétiques. La simulation électromagnétique indique une grande absorption utile dans le puits quantique actif, jusqu'à 50-60% du flux incident, tandis que des structures QCD conventionnelles sont souvent limitées avec une absorption utile de moins de quelques pourcents par période active. Expérimentalement, des mesures de réflectivité des dispositifs ENZ-QCD en fonction de la température montre une transition d'un régime de couplage faible à un régime de couplage fort de la transition intersousbande avec le mode de cavité. A partir des mesures du photocourant et de la réponse spectrale, nous estimons une efficacité quantique externe d'environ 0,057%, environ un ordre de grandeur inférieur à l'état de l'art. Considérant qu'il s'agit de la première génération de l'ENZ-QCD, les résultats obtenus sont encourageants et nous pensons que d'autres améliorations dans les prochaines générations sont réalistes. La physique dans le système ENZ-QCD est riche et constitue donc un sujet intéressant pour de futures études.

Published
2022

8. An Access Modelling-based De-embedding Method for High-frequency Characterization of Uni-traveling carrier Photodiodes

Author

Guendouz, Djeber, DENG, Marina, Chhandak, Mukherjee, Caillaud, Christophe, Mounaix, Patrick, De Matos, Magali, Maneux, Cristell, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), and THALES

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract

International audience

Published
2022

9. Continuous-Wave Second-Harmonic Generation in Orientation-Patterned Gallium Phosphide Waveguides at Telecom Wavelengths

Author

Konstantinos Pantzas, Sylvain Combrié, Myriam Bailly, Raphaël Mandouze, Francesco Rinaldo Talenti, Abdelmounaim Harouri, Bruno Gérard, Grégoire Beaudoin, Luc Le Gratiet, Gilles Patriarche, Alfredo De Rossi, Yoan Léger, Isabelle Sagnes, Arnaud Grisard, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Thales Research and Technology [Palaiseau], THALES [France], Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-17-CE24-0019, Agence Nationale de la Recherche, 814147, European Commission, ANR-17-CE24-0019,ORPHEUS,Phénomènes optiques du second ordre dans les microdisques de phosphure de gallium intégrés sur silicium(2017), and European Project: 814147

Subjects
MOVPE, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Nonlinear Optics, Electrical and Electronic Engineering, Gallium Phosphide, Atomic and Molecular Physics, and Optics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Biotechnology, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Second Harmonic Generation, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; A new process to produce orientation-patterned gallium phosphide (OP-GaP) on GaAs with almost perfectly parallel domain boundaries is presented. Taking advantage of the chemical selectivity between phosphides and arsenides, OP-GaP is processed into suspended shallow-ridge waveguides. Efficient second-harmonic generation from telecom wavelengths is achieved in both Type-I and Type-II polarisation configurations. The highest observed conversion efficiency is 200% W–1 cm–2, with a bandwidth of 2.67 nm in a 1 mm-long waveguide. The variation of the conversion efficiency with wavelength closely follows a squared cardinal sine function, in excellent agreement with theory, confirming the good uniformity of the poling period over the entire length of the waveguide.

Published
2022

10. Highly Si‐doped GaN regrown by MOVPE for ohmic contact applied to quaternary barrier based HEMT

Author

Pitaval, Charles, Lacam, Cédric, Defrance, N., Gaquière, Christophe, Michel, Nicolas, Parillaud, Olivier, Delage, Sylvain, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL), Puissance - IEMN (PUISSANCE - IEMN), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Thales Research and Technologies [Orsay] (TRT), and The support of III-V Lab platform colleagues is acknowledged. CEA LETI.

Subjects
[PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], ohmic contacts, Regrowth, Millimeter-wave, HEMT, GaN
Abstract

International audience; The quaternary barrier InAlGaN is suitable for GaN HEMT power microwave applications. High doping of semiconductor under the drain and source is a known suitable solution to achieve low ohmic contact resistance. However, InAlGaN quaternary alloys require low thermal budget to avoid indium desorption from the active layer during regrowth and thus deteriorating the barrier. This article presents a selective area growth technique at 850 °C by MOVPE to achieve low contact resistance with respect of temperature constraint. Regrowth temperature and mask geometry were investigated to achieve selectivity and control of the regrowth rate. The use of H2 as carrier gas decomposes the GaN buffer layer and damages the surface creating material cluster during regrowth. Growth with N2 carrier gas shows non-selective epitaxy, as there are deposits on the entire surface of the dielectric mask. Switching from one carrier gas to another depending on the step in the MOVPE reactor helps to control both the morphology and selectivity. The resulting high doping levels of 8 × 1019 cm-3 leads to a low contact resistance of 0.26 Ω.mm.

Published
2022

11. 0.4-µm InP/InGaAs DHBT with a 380-GHz fT > 600-GHz fMAX and BVCE0 > 4.5 V

Author

Davy, Nil, Nodjiadjim, Virginie, Riet, Muriel, Mismer, Colin, DENG, Marina, Chhandak, Mukherjee, Renaudier, Jeremie, Maneux, Cristell, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), and Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2021

12. InP DHBT Characterization up to 500 GHz and Compact Model Validation Towards THz Circuit Design

Author

Marina Deng, Chhandak Mukherjee, Nil Davy, Virginie Nodjiadjim, Muriel Riet, Colin Mismer, Jeremie Renaudier, Magali De Matos, Cristell Maneux, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, and Université de Bordeaux (UB)

Subjects
[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract

International audience

Published
2021

13. Improving the understanding of the KPFM technique through analyses of InP multilayers with associated modelling

Author

da Lisca, Mattia, Connolly, J.P., Alvarez, J, Vaissiere, Nicolas, Decobert, Jean, Kleider, Jean-Paul, Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Photovoltaïque d’Ile-de-France (ITE) (IPVF), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, and KLEIDER, Jean-Paul

Subjects
[SPI.OPTI] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience

Published
2021

14. Direct polariton-to-electron tunneling in quantum cascade detectors operating in the strong light-matter coupling regime

Author

M. Lagrée, M. Jeannin, G. Quinchard, O. Ouznali, A. Evirgen, V. Trinité, R. Colombelli, A. Delga, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), and Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Condensed Matter - Mesoscale and Nanoscale Physics, Mesoscale and Nanoscale Physics (cond-mat.mes-hall), General Physics and Astronomy, FOS: Physical sciences, Applied Physics (physics.app-ph), Physics - Applied Physics, Optics (physics.optics), Physics - Optics
Abstract

Modern optoelectronic devices rely on cavity electrodynamics concepts for improved performances, embedding the medium hosting the electronic resonance in an optical cavity to enhance the light-matter coupling. This coupling rate is usually small compared to the electronic and photon energies. Despite several demonstrations, practical devices operating with much larger light-matter coupling strength, in the so-called strong light-matter coupling regime, are yet to be demonstrated as viable candidates. One of the main technological lock impeding their dissemination is the understanding of the carrier current extraction from strongly-coupled light-matter states. Here, we study this fundamental phenomenon in mid-infrared quantum cascade detectors (QCD) operating in the strong light-matter coupling regime. They operate around λ = 10 µm with a minimum Rabi splitting of 9.3 meV. A simple model based on the usual description of transport in QCDs does not reproduce the polaritonic features in the photo-current spectra. On the contrary, a more refined approach, based on the semi-classical coupled modes theory, is capable to reproduce both optical and electrical spectra with excellent agreement. By correlating absorption/photo-response with the simulations, we demonstrate that-in this system-resonant tunneling from the polaritonic states is the main extraction mechanism. The dark intersubband states are not involved in the process, contrary to what happens in electrically injected polaritonic emitters.

Published
2021

15. As-Grown InGaAsN Subcells for Multijunction Solar Cells by Molecular Beam Epitaxy

Author

Christophe Inguimbert, Andrea Balocchi, Maxime Levillayer, S. Parola, Jean Decobert, Guilhem Almuneau, Alexandre Arnoult, Nicolas Vaissiere, T. Nuns, Corinne Aicardi, Sophie Duzellier, Ines Massiot, Laurent Artola, Hélène Carrère, ONERA / DPHY, Université de Toulouse [Toulouse], ONERA-PRES Université de Toulouse, Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Équipe Photonique (LAAS-PHOTO), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Micro électronique, Composants, Systèmes, Efficacité Energétique (M@CSEE), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Énergie (NRJ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Matériaux (MAT), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), and THALES

Subjects
MJSC, 1 eV cell, Materials science, MBE, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Nitride, 7. Clean energy, Temperature measurement, Bismuth, law.invention, Gallium arsenide, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, chemistry.chemical_compound, law, Solar cell, Dilute nitride, Electrical and Electronic Engineering, Total internal reflection, business.industry, Doping, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, InGaAsN, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Molecular beam epitaxy
Abstract

International audience; In this article, we investigate the molecular beam epitaxy growth of unannealed 1.12 eV InGaAsN solar cells. The impact of the growth temperature, the As/III ratio and the bismuth used as a surfactant is reported. An in-situ curvature measurement setup enables to monitor and ensure a constant N incorporation during the InGaAsN growth. Ex-situ characterization results suggest that a high As/III ratio ensures good optoelectronic properties and that the growth temperature has a strong influence on the residual doping of the dilute nitride layer. Under AM0> 870 nm and without anti-reflection coatings, our best InGaAsN solar cells exhibit Jsc and Voc values of 7.94 mA/cm 2 and 0.375 V respectively. Considering no internal reflection and no grid shading, generation up to 12 mA/cm² in a multijunction solar cell can be expected, which is the highest value ever reported for as-grown InGaAsN cells to our knowledge.

Published
2021

16. Reflective Electroabsorption Modulators for Beyond 25 Gb/s Colorless Transmissions

Author

Kebede Atra, Karim Mekhazni, F. Martin, Cosimo Calo, Catherine Fortin, F. Pommereau, Mohand Achouche, Christophe Caillaud, E. Derouin, Cédric Ware, Arnaud Wilk, Jean Decobert, Carmen Gomez, Jean-Guy Provost, Fabrice Blache, Giancarlo Cerulo, Didier Erasme, Franck Mallecot, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Télécommunications Optiques (GTO), Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris, Département Communications & Electronique (COMELEC), Télécom ParisTech, and Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)

Subjects
Optical amplifier, Frequency response, Reflective EAM-SOA, Optical fiber, Materials science, Colorless Transmitter, business.industry, Heterojunction, Atomic and Molecular Physics, and Optics, law.invention, Wavelength, law, Modulation, Dispersion (optics), Chirp, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, business, Electroabsorption Modulator
Abstract

International audience; We present a complete characterization of reflective electroabsorption modulators (EAMs) monolithically integrated with semiconductor optical amplifiers (SOAs), components that are capable of operating beyond 50 Gb/s in the C-band. The devices are based on GaInAsP multiple quantum wells on InP substrate, leveraging semi-insulating buried heterostructure waveguide definition and butt-joint integration technologies. Different device configurations, based on 80-μm and 150-μm long EAMs, are fabricated and characterized in both static and dynamic modes. The frequency response of the 80-μm long EAM is still flat at 26.5 GHz (setup upper limit) whereas the 150-μm long EAM exhibits a 3-dB cutoff bandwidth of 23 GHz. A zero-chirp is achieved for EAM reverse bias voltages between −1.2 V and −1.5 V depending on the wavelength. Under large-signal modulation, the frequency chirp induced by the shorter EAM is almost half that of the longer EAM, with their respective peak values being +1.5/−2 GHz and +3.2/−3.7 GHz (rising/falling edges) at 1545 nm (−1.3 V bias, 2.6 V voltage swing). We obtained high dynamic extinction ratios of ~14.5 dB and ~8 dB from the longer and the shorter EAMs, respectively, when they are operated at 25 Gb/s using non-return-to-zero coding. Finally, we achieved 12 km and 16 km colorless transmissions in the C-band (between 1530 nm and 1545 nm) over a standard single-mode fiber without equalization using the 150-μm and the 80-μm EAMs, respectively, with 4.5 dB and 2.5 dB dispersion penalties at a bit error rate of 10E−3.

Published
2021

17. An InP Reflective SOA-EAM for 10 Gb/s Colorless Multi-IFoF/mmWave Fiber-Wireless Uplink in 5G Networks

Author

F. Pommereau, Kebede Atra, C. Vagionas, Jean-Francois Paret, Carmen Gomez, Catherine Fortin, Amalia Miliou, Mohand Achouche, Cédric Ware, Karim Mekhazni, Giancarlo Cerulo, Arnaud Wilk, Franck Mallecot, Eugenio Ruggeri, Alexandre Garreau, Didier Erasme, Jean-Guy Provost, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Institut Polytechnique de Paris (IP Paris), Télécommunications Optiques (GTO), Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris, Département Communications & Electronique (COMELEC), Télécom ParisTech, and Aristotle University of Thessaloniki

Subjects
Optical amplifier, Materials science, business.industry, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Passive optical network, 010309 optics, 020210 optoelectronics & photonics, Radio over fiber, Modulation, 0103 physical sciences, Telecommunications link, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Optoelectronics, Wireless, business, 5G, Quadrature amplitude modulation
Abstract

International audience; We experimentally present a 10-Gb/s Fiber Wireless IFoF/V-band uplink of four625Mbaud 16QAM signals with a linear, high-power monolithically integrated reflective electroabsorptionmodulator with semiconductor optical amplifier for 5G mmWave fronthaul networks.

Published
2021

18. Silicon Photonics for Terabit/s communication in Data Centers and Exascale Computers

Author

Yohan Desieres, Karim Hassan, Bertrand Szelag, Stephane Bernabe, Tolga Tekin, Pierre Tissier, K. Hasharoni, Segolene Olivier, Yvain Thonnart, Quentin Wilmart, Département d'Optronique (DOPT), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), DustPhotonics, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Laboratoire Fonctions Innovantes pour circuits Mixtes (LFIM), Université Grenoble Alpes (UGA)-Département Systèmes et Circuits Intégrés Numériques (DSCIN), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), STMicroelectronics [Crolles] (ST-CROLLES), Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration (Fraunhofer IZM), Fraunhofer (Fraunhofer-Gesellschaft), ANR-10-AIRT-0005,NANOELEC,NANOELEC(2010), European Project: 780930, European Project: 825109, European Project: 688544,H2020,H2020-ICT-2015,L3MATRIX(2015), European Project: 688516,H2020,H2020-ICT-2015,COSMICC(2015), THALES [France], Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))

Subjects
Ethernet, Computer science, Optical Network on Chip, High Performance Computing, Silicon on insulator, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Photonic Module, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Silicon Photonics, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, High speed interconnect, Transceiver, Electrical and Electronic Engineering, Photonic Integrated Circuit, 010302 applied physics, On-Board Module, Silicon photonics, business.industry, Bandwidth (signal processing), Electrical engineering, System-In-Package, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Scalability, Terabit, Photonics, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; Silicon Photonics Technology using sub micrometer SOI platform, which commercially emerged at the beginning of the century, has now gained market shares in the field of fiber optic interconnects, from Inter-to Intra-Data Center communications. With growing demands in terms of aggregated bandwidth, scalability, transceiver form factor, and cost, Silicon Photonics is expected to play a growing role, especially with the foreseeable need to co-package photonic transceivers with next generation Ethernet switches. This new paradigm will be possible only with an evolution of existing Silicon Photonics manufacturing platforms, in order to solve the challenges of 3D packaging, laser integration, reflow-compatible optical connectors and high efficiency, low footprint modulators. Achieving these challenges may pave the way to Terabit scale communications in Data Centers and High Performance Computing Systems (HPC).

Published
2021

19. Compact Modeling and Parameter Extraction Strategies for InP Double Heterojunciton Bipolar Transistors

Author

Chhandak, Mukherjee, DENG, Marina, Maneux, Cristell, Bolognesi, Colombo, Nodjiadjim, Virginie, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bordeaux (UB), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), and THALES

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], Hardware_INTEGRATEDCIRCUITS, Hardware_PERFORMANCEANDRELIABILITY, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Hardware_LOGICDESIGN
Abstract

Workshop "From InP bipolar transistors to analog front-end integrated circuits: Innovations in devices, THz measurements, compact modeling and circuits"; International audience

Published
2021

20. Microcomb Source Based on InP DFB / Si3N4 Microring Butt-Coupling

Author

Houssein El Dirani, Yannick Robert, Francois Duport, Frederic van Dijk, Laurene Youssef, Eric Vinet, Marc Vallet, Erwine Pargon, Sebastien Kerdiles, Mickael Faugeron, Sylvain Boust, Alexandre Larrue, Corrado Sciancalepore, Camille Petit-Etienne, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), THALES, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Distributed feedback laser, Materials science, Silicon, business.industry, Bandwidth (signal processing), chemistry.chemical_element, Optical power, 02 engineering and technology, Low frequency, 7. Clean energy, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Optical pumping, Frequency comb, 020210 optoelectronics & photonics, chemistry, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, Radio frequency, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience; In this article, we demonstrate an integrated Kerr frequency comb source based on the butt-coupling between a III-V (InGaAsP/InP) DFB laser and a silicon nitride (Si 3 N 4) mi-croresonator. The maturity of our silicon platforms permits the fabrication of high-quality factor microresonators with parametric oscillation threshold as low as 300 µW. Combined with a high optical power semiconductor chip, it enables to build an integrated comb source that consumes less than 3 W of electrical power, in less than one cm 3. Our source emits an optical comb centered at 1576 nm with a 30 dB bandwidth measured to be 13.6 THz, and a repetition rate of 113.5 GHz. The radio frequency (RF) spectrum associated to the global 10 mW output optical power is characterized both at low frequency and at the beat note frequency, in order to distinguish unstable comb generation from stable comb generation. Finally, we reveal how our hybrid compact source can be used to generate 17-soliton crystal state that is a comb with a 2.04 THz line spacing. Index Terms-Optical frequency comb, photonic integrated circuits, semiconductor lasers, silicon nitride.

Published
2020

21. Compact soliton generation based on the butt-coupling between a Si3N4 microresonator and a DFB laser

Author

Alexandre Larrue, Camille Petit-Etienne, Sebastien Kerdiles, H. El Dirani, E. Vinet, Yannick Robert, Erwine Pargon, Marc Vallet, Sylvain Boust, F. van Dijk, Laurene Youssef, Francois Duport, Corrado Sciancalepore, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), THALES, École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)

Subjects
Physics, Distributed feedback laser, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Butt coupling, business.industry, Soliton (optics), 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 010309 optics, 0103 physical sciences, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract

We exhibit the generation of soliton microcombs with 1.48-THz line spacing over 8.8 THz around 1575 nm by using the self-injection locking of a III-V DFB laser butt-coupled to a Si3N4 microresonator.

Published
2020

22. Coherent transceivers integrating III-V on silicon lasers for 400 Gbit/s transmissions

Author

Elfaiki, Hajar, Laboratoire Charles Fabry / Nanophotonique, Laboratoire Charles Fabry (LCF), Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Université Paris-Saclay, and Henri Benisty

Subjects
Optical telecommunications, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Silicon-On-Insulator, High-Rate coherent sources, Optique guidée hybride, Hybrid guided optics, In-Phase and Quadrature Modulation, Circuit intégré photonique, Modulation en phase et quadrature, Sources cohérentes à modulation rapide, Télécommunication optiques, Photonic Integrated Circuit, Silicium-Sur-Isolant
Abstract

Coherent transceivers have become established in long-distance fibre-optic transmission systems over the last ten years or so due to the explosion in data traffic. Fibres are now being introduced in metropolitan networks and data centre connections. Currently, research is very active to develop coherent integrated transmitters and receivers with low cost, low power consumption and small size, with regular announcements of new records in terms of integration density and transmission capacity. This thesis is fully in line with the development of integrated photonic circuits for optical telecommunications applications.The subject of this thesis focuses on polarization diversity coherent transmitters integrating III-V materials and silicon modulators for coherent transmission applications at 400 Gb/s and beyond. The signal emitted by a TE (Transverse Electricity) mode tunable laser is separated into two arms, each one is modulated by a phase modulator based on integrated Mach-Zehnder (MZ) interferometers, generating four 90°-phase-shifted symbols (IQ). The modulated signal is amplified by a Semiconductor Optical Amplifier (SOA). A polarization rotator is integrated at the output of one of the two MZs, in order to convert the TE mode into TM (Transverse Magnetic) mode. A polarization combiner is then used to obtain the polarization multiplexed signal (TE + TM) in the same fiber. This scheme allows the transmission rate to be multiplied by at least 4. The research work of this thesis is articulated along three axes: 1) Realization of widely tunable lasers for the IQ transmitter; 2) Design and realization of innovative phase modulators; 3) Design and realization of coherent transmitters complete with transmitter and receiver integrated on the same chip.; Les transmetteurs cohérents se sont imposés dans les systèmes de transmission longue distance sur fibres optiques depuis une dizaine d’année du fait de l’explosion du trafic de données. Les fibres sont aujourd’hui introduites dans les réseaux métropolitains et les connections entre data-centers. Actuellement, les recherches sont très actives pour développer des émetteurs et des récepteurs cohérents intégrés à faible coût, faible consommation électrique et petite taille, avec des annonces régulières de nouveaux records en termes de densité d’intégration et de capacité de transmission. Cette thèse s’inscrit pleinement dans ce contexte de développement de circuit photoniques intégrés dans le cadre des applications en télécommunications optiques.Le sujet de cette thèse porte particulièrement sur les transmetteurs cohérents à diversité de polarisation intégrant des matériaux III-V et des modulateurs silicium pour les applications de transmission cohérente à 400 Gb/s et au-delà. Le signal émis par un laser accordable en mode TE (Transverse Électrique) est séparé dans deux bras, puis chacun est modulé par un modulateur de phase basé sur des interféromètres Mach-Zehnder (MZ) intégrés, générant 4 symboles déphasés de 90°(IQ). Le signal modulé est amplifié par un amplificateur optique à semi-conducteurs (Semiconductor Optical Amplifier : SOA). Un rotateur de polarisation est intégré en sortie d’un des deux MZ, afin de convertir le mode TE en mode TM (Transverse Magnétique). Un combinateur de polarisation est ensuite utilisé pour obtenir le signal multiplexé en polarisation (TE + TM). Ce schéma permet de multiplier au moins par 4 le débit des transmissions. Les travaux de recherche de cette thèse sont articulés selon trois axes : 1) Réalisation de lasers largement accordables pour l’émetteur IQ ; 2) Conception et réalisation de modulateurs de phase innovants ; 3) Conception et réalisation de transmetteur cohérents complets avec émetteur et récepteur intégrés sur une même puce.

Published
2020

23. Transceivers cohérents intégrant des lasersIII-V sur silicium pour lestransmissions à 400 Gbit/s

Author

Elfaiki, Hajar, Laboratoire Charles Fabry / Nanophotonique, Laboratoire Charles Fabry (LCF), Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Université Paris-Saclay, and Henri Benisty

Subjects
Optical telecommunications, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Silicon-On-Insulator, High-Rate coherent sources, Optique guidée hybride, Hybrid guided optics, In-Phase and Quadrature Modulation, Circuit intégré photonique, Modulation en phase et quadrature, Sources cohérentes à modulation rapide, Télécommunication optiques, Photonic Integrated Circuit, Silicium-Sur-Isolant
Abstract

Coherent transceivers have become established in long-distance fibre-optic transmission systems over the last ten years or so due to the explosion in data traffic. Fibres are now being introduced in metropolitan networks and data centre connections. Currently, research is very active to develop coherent integrated transmitters and receivers with low cost, low power consumption and small size, with regular announcements of new records in terms of integration density and transmission capacity. This thesis is fully in line with the development of integrated photonic circuits for optical telecommunications applications.The subject of this thesis focuses on polarization diversity coherent transmitters integrating III-V materials and silicon modulators for coherent transmission applications at 400 Gb/s and beyond. The signal emitted by a TE (Transverse Electricity) mode tunable laser is separated into two arms, each one is modulated by a phase modulator based on integrated Mach-Zehnder (MZ) interferometers, generating four 90°-phase-shifted symbols (IQ). The modulated signal is amplified by a Semiconductor Optical Amplifier (SOA). A polarization rotator is integrated at the output of one of the two MZs, in order to convert the TE mode into TM (Transverse Magnetic) mode. A polarization combiner is then used to obtain the polarization multiplexed signal (TE + TM) in the same fiber. This scheme allows the transmission rate to be multiplied by at least 4. The research work of this thesis is articulated along three axes: 1) Realization of widely tunable lasers for the IQ transmitter; 2) Design and realization of innovative phase modulators; 3) Design and realization of coherent transmitters complete with transmitter and receiver integrated on the same chip.; Les transmetteurs cohérents se sont imposés dans les systèmes de transmission longue distance sur fibres optiques depuis une dizaine d’année du fait de l’explosion du trafic de données. Les fibres sont aujourd’hui introduites dans les réseaux métropolitains et les connections entre data-centers. Actuellement, les recherches sont très actives pour développer des émetteurs et des récepteurs cohérents intégrés à faible coût, faible consommation électrique et petite taille, avec des annonces régulières de nouveaux records en termes de densité d’intégration et de capacité de transmission. Cette thèse s’inscrit pleinement dans ce contexte de développement de circuit photoniques intégrés dans le cadre des applications en télécommunications optiques.Le sujet de cette thèse porte particulièrement sur les transmetteurs cohérents à diversité de polarisation intégrant des matériaux III-V et des modulateurs silicium pour les applications de transmission cohérente à 400 Gb/s et au-delà. Le signal émis par un laser accordable en mode TE (Transverse Électrique) est séparé dans deux bras, puis chacun est modulé par un modulateur de phase basé sur des interféromètres Mach-Zehnder (MZ) intégrés, générant 4 symboles déphasés de 90°(IQ). Le signal modulé est amplifié par un amplificateur optique à semi-conducteurs (Semiconductor Optical Amplifier : SOA). Un rotateur de polarisation est intégré en sortie d’un des deux MZ, afin de convertir le mode TE en mode TM (Transverse Magnétique). Un combinateur de polarisation est ensuite utilisé pour obtenir le signal multiplexé en polarisation (TE + TM). Ce schéma permet de multiplier au moins par 4 le débit des transmissions. Les travaux de recherche de cette thèse sont articulés selon trois axes : 1) Réalisation de lasers largement accordables pour l’émetteur IQ ; 2) Conception et réalisation de modulateurs de phase innovants ; 3) Conception et réalisation de transmetteur cohérents complets avec émetteur et récepteur intégrés sur une même puce.

Published
2020

24. Kinetic study of hydrogen lateral diffusion at high temperature in a directly-bonded InP-SiO 2 /Si substrate

Author

Loic Sanchez, Thierry Baron, S. David, V Muffato, Franck Bassani, Frank Fournel, Christophe Jany, C Besancon, Jean Decobert, J-P Le Goec, Cecilia Dupre, Nicolas Vaissiere, Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), THALES [France], THALES [France]-ALCATEL, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)

Subjects
Materials science, Silicon, chemistry.chemical_element, Bioengineering, 02 engineering and technology, Direct bonding, 010402 general chemistry, Epitaxy, 7. Clean energy, 01 natural sciences, General Materials Science, Wafer, Metalorganic vapour phase epitaxy, Electrical and Electronic Engineering, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS]Physics [physics], Silicon photonics, business.industry, Mechanical Engineering, Heterojunction, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Outgassing, chemistry, Mechanics of Materials, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract

Hybrid integration of III-V materials onto silicon by direct bonding technique is a mature and promising approaches to develop advanced photonic integrated devices into the silicon photonics platform. In this approach, the III-V material stack is grown on an InP wafer in a unique epitaxial step prior to the direct bonding process onto the silicon-on-insulator wafer. Currently, no additional epitaxial regrowth steps are implemented after bonding. This can be seen as a huge limitation as compared to the III-V on III-V wafer mature technology where multi-regrowth steps are most often implemented. In this work, we have studied the material behavior of an InP membrane on silicon (InPoSi) under epitaxial regrowth conditions by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE). MOVPE requires high-temperature elevation, typically above 600 °C. We show for the first time the appearance of voids at 400 °C in an InP seed (100 nm) directly-bonded onto a thermally oxidized Si substrate despite the use of a thick SiO2 oxide (200 nm) at the bonding interface. This phenomenon is explained by a weakening of the bonding interface while high-pressurized hydrogen is present. A kinetic study of the hydrogen lateral diffusion is carried out, enabling the assessment of its lateral diffusion length. To overcome the void formation, highly efficient outgassing trenches after bonding are demonstrated. Finally, high-quality AlGaInAs-based multi-quantum well (MQW) heterostructure surrounded by two InP layers was grown by MOVPE on InPoSi template patterned with outgassing trenches. This process is not only compatible with MOVPE regrowth conditions (650 °C under PH3) but also with conventional fabrication processes used for photonic devices.

Published
2020

25. Influence of size-reduction on the performances of GaN-based micro-LEDs for display application

Author

François Templier, Ludovic Dupré, François Olivier, Christophe Largeron, S. Tirano, Bernard Aventurier, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Département d'Optronique (DOPT), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), French National Research Agency (ANR), and THALES

Subjects
Brightness, Fabrication, Materials science, Biophysics, Efficiency, 02 engineering and technology, Electroluminescence, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Biochemistry, GaN, law.invention, [SPI]Engineering Sciences [physics], Size, law, 0103 physical sciences, Homogeneity (physics), Droop, Voltage droop, 010302 applied physics, business.industry, LED, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Homogeneity, Optoelectronics, Light emission, 0210 nano-technology, business, Current density, Light-emitting diode
Abstract

Spring Meeting of the European-Materials-Research-Society (E-MRS) / Symposium M on Silicon Compatible Materials and Integrated Devices for Photonics and Optical Sensing.MAY 02-06, 2016.Lille, FRANCE.Location: Lille, FRANCEDate: MAY 02-06, 2016Sponsor(s):European Mat Res Soc; International audience; Micro-displays based on an array of micro-sized light emitting diodes (mu LEDs) are a promising technology for a wide range of applications. In these 2-dimensional arrays, each mu LED works as a single pixel of a whole image. In this paper we investigate the effect of size reduction on light emission and efficiency on InGaN/GaN LED devices ranging from 10*10 to 500*500 mu m(2). Electroluminescence characterizations together with current-voltage-luminance (IVL) measurements are conducted to study the homogeneity of light emission and correlate with efficiency measurements. The results show a strong size-dependent efficiency. Smaller LEDs exhibit lower maximum efficiency. The light emission homogeneity is shown to be dependent on current densities. At low current density, light emission is homogeneous across the surface of the LED, while inhomogeneity appears at higher current levels. We believe that fabrication process is partly responsible of this phenomenon through a degradation of the electrical injection. Our results are of high importance to understand the properties of mu lLED arrays. Indeed, such devices would allow the fabrication of very-high brightness emissive micro-displays.

Published
2017

26. Epitaxial Growth of High‐Quality AlGaInAs‐Based Active Structures on a Directly Bonded InP‐SiO 2 /Si Substrate

Author

Claire Besancon, Thierry Baron, Cecilia Dupre, Jean Decobert, Franck Bassani, Nicolas Vaissiere, Sylvain David, Frank Fournel, Loic Sanchez, Christophe Jany, Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), THALES [France], Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and THALES [France]-ALCATEL

Subjects
[PHYS]Physics [physics], Silicon photonics, Materials science, business.industry, 02 engineering and technology, Surfaces and Interfaces, Direct bonding, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Epitaxy, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, 020210 optoelectronics & photonics, Quality (physics), Si substrate, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Materials Chemistry, Optoelectronics, Electrical and Electronic Engineering, 0210 nano-technology, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2019

27. Impact of the in situ SiN Thickness on Low-Frequency Noise in MOVPE InAlGaN/GaN HEMTs

Author

Mehdi Rzin, Jean-Marc Routoure, Laurence Méchin, Farid Medjdoub, Bruno Guillet, Piero Gamarra, Cedric Lacam, Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (ISTO), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 (IEMN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Ecole Centrale de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN), Equipe Electronique - Laboratoire GREYC - UMR6072, Groupe de Recherche en Informatique, Image et Instrumentation de Caen (GREYC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and THALES [France]

Subjects
Materials science, Passivation, Infrasound, High-electron-mobility transistor, low frequency noise, Epitaxy, 01 natural sciences, law.invention, law, 0103 physical sciences, Metalorganic vapour phase epitaxy, Electrical and Electronic Engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, HEMT, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 010302 applied physics, in situ SiN passivation, business.industry, Transistor, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Logic gate, Optoelectronics, business, InAlGaN/GaN, Noise (radio)
Abstract

This article reports on sub-10-nm quaternary barrier InAlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) grown by metal-organic-vapor-phase-epitaxy (MOVPE) with an in situ SiN passivation layer and an ultrashort gate length of 200 nm. Two batches of HEMTs with two SiN thicknesses ( ${t}_{\text {SiN}}$ ) of 14 and 22 nm are studied. Low-frequency noise (LFN) measurements of the drain current have been carried out in the linear regime and showed that the in situ SiN thickness has no impact on the noise performance. ${S}_{\text {ID}}/{I}\,_{\text {D}}^{{2}}$ in the linear regime dependence over the gate overdrive shows that the channel noise is located under the gate and that the noise is not impacted by the thickness of the in situ SiN layer.

Published
2019

28. Compact optical frequency comb source based on a DFB butt-coupled to a silicon nitride microring

Author

Houssein El Dirani, Sebastien Kerdiles, Camille Petit-Etienne, Alexandre Larrue, Francois Duport, Yannick Robert, Erwine Parfon, Sylvain Boust, Corrado Sciancalepore, Frederic van Dijk, Laurene Youssef, Marc Vallet, Michael Faugeron, Eric Vinet, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), THALES, École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)

Subjects
Materials science, Terahertz radiation, semiconductor lasers, 02 engineering and technology, photonic integrated circuits, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Semiconductor laser theory, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, Frequency comb, 020210 optoelectronics & photonics, Optical frequency comb, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Distributed feedback laser, business.industry, Bandwidth (signal processing), Photonic integrated circuit, silicon nitride, Silicon nitride, chemistry, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, business
Abstract

International audience; We demonstrate an integrated Kerr frequency comb source based on the butt coupling between a III-V DFB laser and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) microresonator. The 30-dB bandwidth of the optical comb is measured to be 148.7 nm (18 THz), centered at 1576 nm, which is, to the best of our knowledge, the largest ever measured on an ultra-compact source. This hybrid compact source can also be used for soliton investigations.

Published
2019

29. Drain Current Recovery Time Analyses of InAlGaN/GaN HEMTs Realized with a Back-Barrier Buffer Layer

Author

J.C. Jacquet, Piero Gamarra, Eric Chartier, Stéphane Piotrowicz, Sylvain Delage, C. Potier, M. Oualli, N. Michel, P. Altuntas, Christian Dua, Michel Prigent, Jean-Christophe Nallatamby, Cedric Lacam, O. Patard, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Systèmes RF (XLIM-SRF), XLIM (XLIM), and Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, business.industry, 020208 electrical & electronic engineering, Gate length, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Electron, High-electron-mobility transistor, Buffer (optical fiber), [SPI]Engineering Sciences [physics], Sic substrate, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Optoelectronics, business, Drain current, Layer (electronics), Microwave, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

This article presents the performances obtained on a $0.15 \mu \mathrm{m}$ gate length InAlGaN/GaN HEMT technology on SiC substrate. This technology uses a back-barrier buffer layer to ensure the confinement of electrons in the channel, which minimizes variations of the drain current when the HEMT devices are submitted to DC or RF pulses. Measurements of the drain current recovery time are shown when the devices are submitted to V DS , V GS or microwave RF pulses. A comparison with an AlGaN/GaN HEMT structure designed with an iron doped buffer layer is proposed.

Published
2019

30. Silicon Nitride Bragg Grating with Joule Thermal Tuning for External Cavity Lasers

Author

Frederic van Dijk, Carmen Gomez, Karim Mekhazni, Catherine Fortin, Jean-Francois Paret, Alexandre Garreau, Francois Duport, Jean-Marc Fedeli, Sylvain Boust, Peppino Primiani, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), THALES, École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)

Subjects
Quantum well lasers, Materials science, Fabrication, Silicon, 020205 medical informatics, chemistry.chemical_element, Physics::Optics, 02 engineering and technology, Laser tuning, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, Laser linewidth, chemistry.chemical_compound, Fiber Bragg grating, law, Distributed Bragg reflector lasers, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Wafer, Physics::Atomic Physics, Electrical and Electronic Engineering, Range (particle radiation), [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Computer Science::Other, Silicon nitride, chemistry, Distributed Bragg reflector laser, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; The paper presents a fabrication platform based on silicon nitride embedded in silica on silicon wafers. Long Bragg gratings have been fabricated for narrow linewidth lasers. A narrow stop-band (0.2 nm) Bragg gratings with etched facet chips is achieved in this platform. Heaters have been integrated on the chips allowing tuning of the Bragg wavelength over 1.5 nm. Lasers have been obtained and tested by butt-coupling of one of these Bragg gratings to a reflective semiconductor optical amplifier (R-SOA). On these laser cavities we obtained a continuous tuning range of 0.16 nm and a discontinuous tuning range of 1.5 nm.

Published
2019

31. A scalable photomixing array for increased emitted power

Author

Luis E. Garcia-Munoz, Ronan Sauleau, David Gonzalez-Ovejero, Muhsin Ali, A. J. Pascual, F. van Dijk, Guillermo Carpintero, Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR), Universidad Carlos III de Madrid [Madrid] (UC3M), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), THALES, and Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1)

Subjects
Physics, business.industry, Terahertz radiation, Bandwidth (signal processing), 02 engineering and technology, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Antenna efficiency, Photodiode, law.invention, 010309 optics, Antenna array, Photomixing, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, 020210 optoelectronics & photonics, law, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, Wireless, Photonics, business
Abstract

International audience; The goal of this work is to increase the power emitted at E-band by a photomixing antenna array on PCB technology. The antenna architecture has been tailored to obtain a scalable design and a high radiation efficiency, while featuring a relative bandwidth larger than 10%. Our first prototype, with a 3-dB gain bandwidth of 12 GHz and one active photodiode, has been used in a wireless link. This preliminary demonstration has yielded a 2.15 Gb/s error-free data rate transmission for a 25 cm distance.

Published
2019

32. Cl2/Ar based atomic layer etching of AlGaN layers

Author

P. Altuntas, Jorge Pereira, O. Patard, Christophe Gaquiere, Piero Gamarra, Sylvain Delage, Nicolas Defrance, N. Michel, Jean-Claude De Jaeger, Cedric Lacam, Sébastien Aroulanda, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Puissance - IEMN (PUISSANCE - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), The authors acknowledge support from GANEX (No.ANR-11-LABX-0014). GANEX belongs to the publicfunded'Investissements d’Avenir'program managed by theFrench ANR agency., ANR-11-LABX-0014,GANEX,Réseau national sur GaN(2011), THALES [France], and THALES [France]-ALCATEL

Subjects
Two-dimensional electron gas, Materials science, Surface finish, High-electron-mobility transistor, macromolecular substances, Field effect transistors, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Nitrides, Semiconductor materials, [SPI]Engineering Sciences [physics], Adsorption, Etching (microfabrication), 0103 physical sciences, Surface roughness, Heterostructures, Reactive-ion etching, Atomic-layer etching, 010302 applied physics, business.industry, Wide-bandgap semiconductor, Surfaces and Interfaces, Condensed Matter Physics, Surfaces, Coatings and Films, Semiconductor device fabrication, Optoelectronics, business, Layer (electronics)
Abstract

International audience; This paper reports on atomic layer etching of several III-N materials such as GaN, AlN, AlGaN, and InAlGaN based on a sequential surface modification by chlorine adsorption followed by a low energy Ar plasma exposure to remove the modified layer using a reactive ion etching system. A study on the influence of several parameters, such as gas flow rates, removal step duration, RIE power and number of cycles on the etch per cycle, and the root-mean-square roughness, is performed. Low etch per cycle from 0.17 to 1.85 nm/cycle, respectively, for AlGaN and GaN and surfaces as smooth as the as-grown samples were obtained. The developed process is intended to be used for normally off GaN-based high electron mobility transistor processing.

Published
2019

33. The critical role of N-vacancy on chemical composition fluctuations and degradation of InAlN layer

Author

Sławomir Kret, Marie Pierre Chauvat, Cedric Lacam, Sylvain Delage, Pierre Ruterana, Ranim Mohamad, Viwanou Hounkpati, Piero Gamarra, Jun Chen, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Institute of Physics [Warsaw] (IFPAN), Polish Academy of Sciences (PAN), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), THALES [France], Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Physics, Polska Akademia Nauk (PAN), Laboratoire de Recherches de THOMSON-CSF (LCR-THOMSON-CSF), Thomson, État Mécanique et Microstructure des Matériaux (E3M), Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM), Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, and Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Indium nitride, Fabrication, Materials science, Alloy, General Physics and Astronomy, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, engineering.material, 01 natural sciences, law.invention, chemistry.chemical_compound, law, Vacancy defect, Lattice (order), 0103 physical sciences, [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Chemical composition, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 010302 applied physics, [PHYS.PHYS]Physics [physics]/Physics [physics], business.industry, Transistor, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, chemistry, engineering, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Indium
Abstract

Due to its intrinsic properties and the possible lattice match to GaN, InAlN is expected to allow the fabrication of optimal high electron mobility transistors for high power and high frequency applications. However, the crystal quality of InAlN nearly lattice-matched to GaN degrades when the layer thickness is increased, and this is a strong limitation for the fabrication of devices in which thick barriers need to be used. In this work, we have carried out a detailed theoretical investigation of the behavior of indium atoms in the alloy. It is clearly shown that in the presence of nitrogen vacancies, which are common defects in these materials, indium nitride clusters will present excess formation energy up to diameters around 1.4 nm. In parallel, Z-contrast TEM observations close to the InAlN/GaN interface show that 2–5 nm size indium rich areas form and are systematically connected to the vertical degradation channels. This is at variance with published results, which concluded that the observed degradation was exclusively either due to the underlying threading dislocations or due to a characteristic three-dimensional growth mode.

Published
2019

34. Technologie InAlGaN/GaN/SiC à faibles effets mémoires délivrant 10W/mm à 30 GHz

Author

Piotrowicz, Stéphane, Patard, O., Gamarra, P., Potier, Clément, Chartier, E., Dua, C., Jacquet, J.C., Lacam, M., Michel, N., Nallatamby, Jean-Christophe, Ouali, M., ALTUNTAS, P., Prigent, Michel, Delage, Sylvain, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Alcatel-Thalès, Marcoussis (91), Systèmes RF (XLIM-SRF), XLIM (XLIM), and Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract

International audience

Published
2019

35. Heteroepitaxial growth of silicon on GaAs via low-temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition

Author

Nicolas Vaissiere, P. Roca i Cabarrocas, Jean Decobert, Ludovic Largeau, C. Lausecker, Gilles Patriarche, Gwenaëlle Hamon, José Alvarez, Jean-Luc Maurice, Jean-Paul Kleider, Wanghua Chen, Romain Cariou, Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces [Palaiseau] (LPICM), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Total S.A. Renewables, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N (UMR_9001)), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, SPIE PHOTONIC WEST, and SPIE Digital Library

Subjects
Materials science, Silicon, integration of silicon on III-V, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, low temperature plasma epitaxy, 02 engineering and technology, Substrate (electronics), Chemical vapor deposition, Epitaxy, 01 natural sciences, 7. Clean energy, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Lattice constant, Plasma-enhanced chemical vapor deposition, 0103 physical sciences, Crystalline silicon, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, tetragonal silicon, 010302 applied physics, Plasma etching, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.PLASMA]Engineering Sciences [physics]/Plasmas, 021001 nanoscience & nanotechnology, heteroepitaxy, charged clusters, chemistry, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; We present an innovative approach for the growth of crystalline silicon on GaAs using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). In this process the substrate is kept at low temperature (175 °C) and epitaxial growth is obtained via the impact of charged silicon clusters which are accelerated towards the substrate by the plasma-potential and melt upon impact. Therefore, this is a nanometer size epitaxial process where the local temperature (nm scale) rises above the melting temperature of silicon for extremely short times (in the range from ps to ns). This allows obtaining epitaxial growth even on relatively rough GaAs films, which have been cleaned in-situ using a SiF4 plasma etching. We present in-plane X-Ray Diffraction (XRD) measurements which are consistent with the hypothesis that the epitaxial growth happens at a local high temperature. Indeed, the tetragonal structure observed and the low in-plane lattice parameter determined from XRD can only be explained by the thermal mismatch induced by a high growth temperature. The effect of the plasma on the underlying GaAs properties, in particular the formation of hydrogen complexes with GaAs dopants (C, Si, Te) is studied in view of the integration of the c-Si epi-layers into devices

Published
2019

36. High-Power 810-nm Passively Mode-Locked Laser Diode With Al-Free Active Region

Author

Michel Krakowski, Olivier Parillaud, Quentin Gaimard, Sylvain Barbay, Guy Aubin, Abderrahim Ramdane, Kamel Merghem, Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Composants à Nanostructure pour le moyen infrarouge (NANOMIR), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de photonique et de nanostructures (LPN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Marcoussis] (C2N), and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
lcsh:Applied optics. Photonics, Materials science, near infrared, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, 01 natural sciences, law.invention, semiconductor laser diode, 010309 optics, Laser linewidth, law, 0103 physical sciences, lcsh:QC350-467, Electrical and Electronic Engineering, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Range (particle radiation), Laser diode, business.industry, lcsh:TA1501-1820, Saturable absorption, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Pulse (physics), Semiconductor, Mode-locked laser, Ridge (meteorology), [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Al free, lcsh:Optics. Light
Abstract

We report on a mode locked semiconductor laser for high-power pulse generation in the 810-nm waveband. This is based on a novel GaAsP/GaInP single quantum-well structure, with Aluminum-free active region. Average output powers higher than 40 mW are reported in narrow ridge two-section devices. A 1.65-mm-long laser with 70 μm saturable absorber yields a stable mode locked regime at a 23-GHz repetition rate as evidenced by a record low RF linewidth of 75 kHz over a wide range of gain currents. Other laser dynamics are also reported at lower frequencies.

Published
2019

37. A 5G mmWave Fiber-Wireless IFoF Analog Mobile Fronthaul Link With up to 24-Gb/s Multiband Wireless Capacity

Author

G. Giannoulis, Nikos Pleros, Helene Debregeas, Dimitrios Apostolopoulos, S. Papaioannou, Christos Vagionas, Konstantina Kanta, Hercules Avramopoulos, N. Argyris, George Kalfas, Christophe Caillaud, Nikolaos Iliadis, National Technical University of Athens [Athens] (NTUA), Mellanox Technologies [Sunnyvale], Aristotle University of Thessaloniki, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, European Commission [761989], THALES [France], and THALES [France]-ALCATEL

Subjects
indoor measurements, business.industry, Computer science, Analog radio-over-fiber, Subcarrier multiplexing, Transmitter, 020206 networking & telecommunications, externally modulated laser, 02 engineering and technology, Remote radio head, Multiplexing, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Subcarrier, [SPI]Engineering Sciences [physics], 020210 optoelectronics & photonics, M-QAM, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Baseband, digital subcarrier multiplexing, Wireless, business, mobile fronthaul, millimeter wave radio
Abstract

International audience; We experimentally demonstrate a multiband intermediate frequency-over-fiber/mmWave (IFoF/mmWave) fiber/wireless mobile fronthaul link for gigabit capacity over the unlicensed V-band (57-64 GHz). Digital synthesis of the multiband radio waveforms is performed at the baseband unit using digital subcarrier multiplexing technique, whereas digital predistortion is exploited to cope with the analog IFoF channel impairments without any further baseband processing at the digital-free remote radio head. Commercial optoelectronic components and analog V-band radio and antenna equipment for 7-km fiber and 5-m wireless transmission are employed to successfully demonstrate both uplink and downlink connectivity. An aggregate capacity up to 24 Gb/s was demonstrated with a 6-band 1 Gbaud 16-QAM on a 7.2-GHz analog bandwidth over the combined fiber/wireless channel showing error vector magnitude (EVM) values below the 3GPP requirements (

Published
2019
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38. Responsivity enhancement of double heterojunction bipolar transistors for wireless terahertz communication

Author

Diouf, I., BLIN, Stéphane, Pénarier, Annick, COQUILLAT, Dominique, Dyakonova, N., Nodjiadjim, V., Riet, M., Varani, L., Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Térahertz, hyperfréquence et optique (TéHO), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), and THALES

Subjects
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract

International audience

Published
2019

39. All photonic-gain Optoelectronic Oscillator at 10 GHz

Author

Alexandre Garreau, K. Mezkhani, Fabien Bretenaker, Loïc Morvan, F. van Dijk, Olivier Llopis, Pascale Nouchi, J.-F. Paret, Romain Brenot, O. Lelievre, Francois Duport, F. Goldfarb, Daniel Dolfi, Philippe Charbonnier, Ghaya Baili, Perrine Berger, Vincent Crozatier, Thales Research and Technologies [Orsay] (TRT), THALES [France], Équipe Microondes et Opto-microondes pour Systèmes de Télécommunications (LAAS-MOST), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Laboratoire Aimé Cotton (LAC), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES [France]-ALCATEL, IEEE, THALES, Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan), and THALES-ALCATEL

Subjects
Optical amplifier, Materials science, Optical fiber, business.industry, Optoelectronic oscillator, dBc, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, Noise floor, law.invention, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, 020210 optoelectronics & photonics, Optical fiber amplifiers, law, Phase noise, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, Photonics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, business
Abstract

International audience; We present a 10 GHz optoelectronic oscillator (OEO) based on optical amplification. The setup uses a 1-km of standard optical fiber at 1.5 μm and a semiconductor optical amplifier (SOA). The phase noise is -90 dBc/Hz at 100 Hz and 132 dBc/Hz at 10 kHz, currently limited by the oscillator noise floor.

Published
2018

40. Modélisation, conception, fabrication, caractérisation et valorisation d'amplificateurs optiques à semiconducteur de très large bande spectrale

Author

Verdier, Agnes, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], INSA de Toulouse, and Hélène Carrere

Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Optical Confinement, NF, PIC, Circuit photonique intégré, Semiconductor Optical Amplifiers, Asymmetric Cladding, Tunable Laser, Figure de Bruit, Noise Figure, Laser Accordable, Forte Puissance, Amplificateur Optique à Semiconducteur, WDM, Wideband, SOA, Wavelength Division Multiplexing, Confinement Optique, Saturation Output Power, Large Bande Spectrale, High Power, Photonic Integrated Circuit, Large Optical Bandwidth, Puissance de Saturation
Abstract

Optical networks are constantly evolving toward higher transmission rates in optical fiber. However in the past few years optical fiber spectral efficiency seems to be reaching its upper limit. Best solution to keep increasing data rates consists then in increasing spectral bandwidth used in optical fibers, currently limited to 35 nm due to restricted bandwidth of erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) used for in-line amplification. Previous studies have been conducted to evaluate whether semiconductor optical amplifiers (SOAs) could replace EDFAs and offer an extended bandwidth. Promising results have been obtained but blocking points have also been identified regarding SOAs saturation output power and noise figure. During the thesis we have developed solutions to these issues to make use of SOAs a realistic option.Beginning of the thesis was dedicated to design of wideband SOAs consisting of material simulations at LPCNO to understand and optimize active structure of the amplifiers. This study was completed by optical simulations at III-V Lab in order to integrate an asymmetric cladding to the SOA for increased saturation output power and lower noise. Different chip geometries were also proposed for improved performances. These designs were fabricated and characterized at III-V Lab.Resulting SOAs have demonstrated a spectral bandwidth of 120 nm in S+C+L band with optical gain within 3 dB of 18.5dB maximal value. Chip optical far-field is quasi-circular with full-width at half maximum divergence angle as low as 17° which greatly participated in reducing coupling losses. In module, we obtained saturation output power of 23 dBm at 25°C. Improvement of noise figure is also visible as it reaches 4 dB in L-band. Several applications using our SOAs have already been tested notably as repeater in longhaul optical communications with great results. They have also been integrated to tunable external cavity lasers where their wide gain bandwidth has permitted record tuning range. These lasers also showed record narrow linewidth in the kHz range and output power of 10 dBm. At III-V Lab the thesis was supervised by Romain Brenot and Hélène Debregeas for design, characterization and valorization of the SOAs. At LPCNO (Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets) Hélène Carrère supervised wideband material modeling and simulations.; Les réseaux de transport optique connaissent une constante évolution et requièrent des débits de plus en plus importants par fibre optique. Depuis quelques années, l’efficacité spectrale des fibres atteint un plafond, et semble proche de sa limite ultime. La meilleure manière d’augmenter les débits consisterait à étendre la largeur spectrale utilisée dans les fibres optiques. Actuellement, cette largeur est limitée à 35 nm, à cause de la bande optique restreinte des amplificateurs utilisés, les EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifiers). Dans le cadre de projets précédents la capacité des SOAs (Semiconductor Optical Amplifiers) à pouvoir un jour remplacer les EDFA en offrant une plage spectrale nettement plus étendue a été évaluée. Les résultats en ont été très prometteurs, mais nous avons identifié un certain nombre de points bloquants concernant notamment la puissance de saturation et le bruit des SOAs. Durant la thèse nous avons développé des solutions à ces blocages pour tirer le meilleur profit de l’approche SOA large-bande de puissance.La thèse a débuté par la conception des SOAs large-bande de puissance. Cette phase a consisté en campagnes de simulation matériaux au LPCNO pour comprendre et valider la structure active des amplificateurs. Des simulations optiques au III-V Lab ont également été réalisées afin d’optimiser la puissance de saturation des SOAs à travers l’utilisation d’une couche de matériau à fort indice de réfraction sous le guide. De plus différentes géométries ont été proposées pour optimiser les performances des composants. Une fois la conception terminée les composants ont été fabriqués et caractérisés au sein du III-V Lab.Les SOAs réalisées ont démontré une bande passante optique record de 120 nm en bande S+C+L avec un gain de 18.5 dB. Le champ lointain des puces est relativement circulaire avec une divergence très faible à mi-hauteur autour de 17° qui nous a permis d’améliorer les pertes de couplage et tendre vers une mise en module optimisée. Nous avons obtenu une puissance de saturation des SOAs de 23 dBm à 25°C en module. Enfin grâce aux améliorations apportées, le facteur de bruit de nos SOA atteint 4 dB en bande L.Plusieurs applications ont d’ores et déjà été testées avec ces composants à commencer par leur utilisation en télécommunication optique pour des transmissions longue distance avec d’excellents résultats. Ils ont également été intégrés dans des lasers en cavité externe avec des performances remarquables en termes d’accordabilité et de largeur de raie des lasers.Au sein du laboratoire III-V Lab, la thèse a été étroitement encadrée par Romain Brenot et Hélène Debrégeas pour les parties conception, expérimentation et valorisation. Au sein du Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets (UMR INSA-CNRS-UPS) de Toulouse, Hélène Carrère a encadré les travaux sur la partie modélisation des matériaux large bande optique.

Published
2018

41. A narrowband infrared source based on orientation-patterned GaAs for standoff detection of chemicals

Author

Jean-Baptiste Dherbecourt, Julie Armougom, J.-M. Melkonian, Eric Lallier, Basile Faure, Antoine Godard, Benoît Boulanger, Myriam Raybaut, Arnaud Grisard, Bruno Gérard, Grégoire Souhaité, DPHY, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Palaiseau], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE), Thales Research and Technology [Palaiseau], THALES, Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), Teem photonics (TEEM PHOTONICS), Teem photonics, Optique et Matériaux (OPTIMA ), Institut Néel (NEEL), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Infrared, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, OSCILLATEUR PARAMETRIQUE OPTIQUE-OPO, Gallium arsenide, 010309 optics, Crystal, chemistry.chemical_compound, Laser linewidth, SPECTROSCOPIE LASER INFRAROUGE, Narrowband, 0103 physical sciences, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Quantum optics, business.industry, General Engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, LIDAR GAZ, Orientation (vector space), chemistry, Optical parametric oscillator, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract

This paper presents our work on a pulsed single-frequency tunable optical parametric oscillator based on orientation-patterned gallium arsenide. Owing to crystal temperature tuning, this source covers the 10.2–11.2 and 7.6–8.6 $$\upmu \hbox {m}$$ ranges in single-longitudinal mode operation with a linewidth below 30 MHz. Standoff detection of ammonia around 10.35 and 10.5 $$\upmu \hbox {m}$$ is performed by implementing this source in an Integrated Path Differential Absorption Lidar (IP-DIAL) setup.

Published
2018

42. A Theoretical Investigation of the Miscibility and Structural Properties of In x Al y Ga 1−x−y N Alloys

Author

Piero Gamarra, A. Béré, Ranim Mohamad, Pierre Ruterana, J. Chen, Viwanou Hounkpati, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Ouaga (Université Ouaga), Université Joseph Ki-Zerbo [Ouagadougou] (UJZK), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Ouagadougou [Université Ouagadougou], and THALES

Subjects
010302 applied physics, Spinodal, Materials science, [PHYS.PHYS]Physics [physics]/Physics [physics], Thermodynamics, 02 engineering and technology, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Enthalpy of mixing, 01 natural sciences, Miscibility, Electronic, Optical and Magnetic Materials, 0103 physical sciences, [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, Phase diagram
Abstract

International audience; In this theoretical investigation of the miscibility in quaternary alloys, we stay in the regular solution model and determine the interaction parameters from the enthalpy of mixing calculated using a modified Stillinger–Weber (SW) potential for III‐nitride ternary alloys. From our calculation, the values of the interaction parameters are 6.605, 10.523, and 0.677 kcal mol−1, respectively, for InGaN, InAlN, and AlGaN at x = 0.5 (where x is the In and Al fraction in InGaN, InAlN, and AlGaN, respectively). These values are in good agreement with those predicted by the improved delta lattice parameter (DLP) model for nitride ternary alloys. To determine the unstable regions characterized by the spinodal decomposition of the quaternary alloy InxAlyGa1−x−yN, we consider the composition ranges of 0.06 ≤ x ≤ 1 and 0 ≤ y ≤ 0.94. Our calculations show that the phase separation temperature increases with the increase of indium concentration. For In concentration lower than 9.4%, the quaternary alloy is miscible independent of the Al and Ga compositions in the usual growth temperature range for metalorganic vapor phase epitaxy.

Published
2018

43. Probing the Local Electrical Properties of Al(In,Ga)N by Kelvin Probe Force Microscopy

Author

Ana Cros, Albert Minj, Pierre Ruterana, Hichem Ben Ammar, Núria Garro, Piero Gamarra, Sylvain Delage, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Institut Universitari de Ciencia dels Materials (ICMUV), Universitat de València (UV), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and THALES [France]

Subjects
010302 applied physics, Coalescence (physics), Kelvin probe force microscope, Materials science, Condensed matter physics, Deep level, [PHYS.PHYS]Physics [physics]/Physics [physics], Surface photovoltage, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Electron, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, 0103 physical sciences, Microscopy, [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, Indium, Hillock
Abstract

International audience; In this work, local electrical properties of the crystallographic defects including V‐defects and trenches in ternary alloy AlGaN and quaternary alloys Al(Ga,In)N with different indium concentration are studied by light‐assisted Kelvin probe force microscopy. This surface sensitive technique is used to reveal the role of these defects as deep level electron traps. The evolution of topography of the layers from AlGaN to indium‐containing alloys is also investigated; it highlights the transformation of step‐flow to three‐dimensional growth mode. It is also shown that at the coalescence boundaries of growth hillocks, defects are generated which act as electrically active electron traps.

Published
2018

44. Investigation of InAlN Layers Surface Reactivity after Thermal Annealings: A Complete XPS Study for HEMT

Author

Bourlier, Y., Bouttemy, M., Patard, Olivier, Gamarra, Piero, Piotrowicz, S., Vigneron, J., Aubry, R., Delage, S., Etcheberry, A., Institut Lavoisier de Versailles (ILV), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), and THALES

Subjects
[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Abstract

International audience; The surface chemistry of InAlN ultra-thin layers, having undergone an oxidation procedure usually running through the HEMT fabrication process (850 • C, O 2 and O 2 +Ar) is studied by XPS. The suitability of XPS analysis to operate as a retro-engineering tool for added value microelectronic devices fabrication is shown. A precise examination of the Al2p, In3d 5/2 , N1s, and O1s peaks directly informs about spatial and atomic arrangement. The formation of a covering 3 nm surface oxide is evidenced after O 2 annealing. Once annealed, two specific additional N1s contributions are shown, at higher (404.0 eV) and lower binding energies (397.4 eV) compared to the InAlN matrix one (396.5 eV). To our knowledge, such fingerprint is rather unusual for ternary III-V materials. It reveals the formation of a nitrogen deficient interlayer, situated between the oxide overlayer and the undisturbed matrix, and the presence of interstitial N 2 molecules trapped at the interface. After Ar annealing, both oxide and interface layers are partially reorganized. InAlN reactivity toward higher annealing temperature (950 • C) and its stability over time is finally discussed. N 2 molecules are unstable and progressively eliminated in time although nitrogen deficient interlayer still remains. Thermal treatments below 850 • C are recommended to preserve the barrier chemical integrity.

Published
2018

45. Heteroepitaxial growth of Silicon on GaAs via low temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition

Author

Hamon, Guénaëlle, Vaissière, Nicolas, Cariou, Romain, Chen, Wanghua, Alvarez, J, Maurice, Jean-Luc, Decobert, Jean, Kleider, Jean-Paul, Roca i Cabarrocas, Pere Roca i Cabarrocas, KLEIDER, Jean-Paul, Production Renouvelable et Gestion de l'Electricité - Multi-jonctions innovantes combinant MOVPE et épitaxie à basse température pour le solaire - - IMPETUS2013 - ANR-13-PRGE-0009 - PROGELEC - VALID, Total S.A. Renewables, Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces [Palaiseau] (LPICM), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, and ANR-13-PRGE-0009,IMPETUS,Multi-jonctions innovantes combinant MOVPE et épitaxie à basse température pour le solaire(2013)

Subjects
[SPI.OPTI] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS.COND.CM-MS] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

National audience

Published
2018

46. Highlighting trapping phenomena in microwave GaN HEMTs by low-frequencyS-parameters

Author

Raphaël Aubry, Stéphane Piotrowicz, Christian Dua, M. Oualli, C. Potier, Raymond Quéré, Marie-Antoinette di Forte-Poisson, Sylvain Laurent, Olivier Jardel, Audrey Martin, Sylvain Delage, O. Patard, Piero Gamarra, Jean-Claude Jacquet, Michel Campovecchio, C2S2 (XLIM-C2S2), XLIM (XLIM), Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), and THALES

Subjects
Materials science, business.industry, Transistor, Doping, Gallium nitride, Trapping, Low frequency, 7. Clean energy, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, law.invention, Characterization (materials science), chemistry.chemical_compound, chemistry, law, Nano, Optoelectronics, Electrical and Electronic Engineering, business, Microwave
Abstract

This paper presents an original characterization method of trapping phenomena in gallium nitride high electron mobility transistors (GaN HEMTs). This method is based on the frequency dispersion of the output-admittance that is characterized by low-frequency S-parameter measurements. As microwave performances of GaN HEMTs are significantly affected by trapping effects, trap characterization is essential for this power technology. The proposed measurement setup and the trap characterization method allow us to determine the activation energy Ea and the capture cross-section σnof the identified traps. Three original characterizations are presented here to investigate the particular effects of bias, ageing, and light, respectively. These measurements are illustrated through different technologies such as AlGaN/GaN and InAlN/GaN HEMTs with non-intentionally doped or carbon doped GaN buffer layers. The extracted trap signatures are intended to provide an efficient feedback to the technology developments

Published
2015

47. Passive Chaos Bandwidth Enhancement Under Dual-Optical Feedback with Hybrid III–V/Si DFB Laser

Author

Sandra Gomez, Guang-Hua Duan, Kevin Schires, Antonin Gallet, Frédéric Grillot, Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES, Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Télécom ParisTech, and The University of New Mexico [Albuquerque]

Subjects
Physics, Distributed feedback laser, business.industry, Laser source, Photonic integrated circuit, Bandwidth (signal processing), Chaotic, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Nonlinear Sciences::Chaotic Dynamics, 020210 optoelectronics & photonics, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, Electrical and Electronic Engineering, Wideband, business
Abstract

International audience; The chaotic dynamics of a DFB laser are studied experimentally under a combination of short and long feedbacks. Chaos bandwidth enhancement is demonstrated using a hybrid III-V/Si DFB laser with a large relaxation oscillation frequency (ROF) of 14 GHz. The impact of short feedback on the ROF is studied and an increase of 2 GHz is observed. Under long feedback, the route to chaos of the device and its dependence on the short feedback dynamics are studied. The short feedback allows tuning the chaotic dynamics obtained under long feedback, and the increase of the ROF translates into an enhancement of the chaos bandwidth to above 16 GHz. This configuration can allow generation of wideband chaos using a single laser source in a photonic integrated circuit.

Published
2017

48. Widely Tunable Quantum-Dot Source Around 3 μm

Author

Jean-Michel Gérard, MichelKrakowski, Olivier Parillaud, Alice Bernard, Marco Ravaro, Ivan Favero, Bruno Gérard, Giuseppe Leo, Nanophysique et Semiconducteurs (NPSC), PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut des Nanosciences de Paris (INSP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], EDF (EDF), Laboratoire Pierre Aigrain (LPA), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ (UMR_7162)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), THALES, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
OPO, Materials science, near infrared, quantum dots, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Waveguide (optics), law.invention, Spontaneous parametric down-conversion, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], law, 0103 physical sciences, Dispersion (optics), [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 010302 applied physics, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Laser diode, laser diode, business.industry, tunable source, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Transverse mode, InGaAsP, Optical parametric oscillator, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Refractive index
Abstract

International audience; We propose a widely tunable parametric source in the 3 μm range, based on intracavity spontaneous parametric down conversion (SPDC) of a quantum-dot (QD) laser emitting at 1.55 μm into signal and idler modes around 3.11 μm. To compensate for material dispersion, we engineer the laser structure to emit in a higher-order transverse mode of thewaveguide. The width of the latter is used as a degree of freedom to reach phase matching in narrow, deeply etched ridges, where the in-plane confinement of the QDs avoids nonradiative sidewall electron-hole recombination. Since this design depends critically on the knowledge of the refractive index of In1−xGaxAsyP1−y lattice matched to InP at wavelengths where no data are available in the literature, we have accurately determined them as afunction of wavelength (λ = 1.55, 2.12 and 3 μm) and arsenic molar fraction (y = 0.55, 0.7 and 0.72) with a precision of ±4 × 10−3. A pair of dichroic dielectric mirrors on the waveguide facets is shown to result in a continuous-wave optical parametric oscillator (OPO), with a threshold around 60 mW. Emission is tunable over hundreds of nanometers andexpected to achieve mW levels.

Published
2017

49. The structure of InAlGaN layers grown by metal organic vapour phase epitaxy : effects of threading dislocations and inversion domains from the GaN template

Author

BEN AMMAR, Hichem, Minj, Albert, Gamarra, Piero, Lacam, Cédric, Morales, Magali, Chauvat, M-P, P., RUTERANA, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), THALES, and Chauvat, Marie-Pierre

Subjects
[CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.PHYS]Physics [physics]/Physics [physics], [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, [PHYS.PHYS] Physics [physics]/Physics [physics], [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.CRIS] Chemical Sciences/Cristallography, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2017

50. 25-Gb/s transmission over 2.5-km SSMF by silicon MRR enhanced 1.55-μm III-V/SOI DML

Author

Mohamed E. Chaibi, Sergei Popov, Yunhong Ding, Alexandre Shen, Francesco Da Ros, Xiaodan Pang, G.-H. Duan, Antonin Gallet, Leif Katsuo Oxenløwe, Laurent Bramerie, Oskars Ozolins, Segolene Olivier, Valentina Cristofori, Gunnar Jacobsen, Karim Hassan, Christophe Peucheret, DTU Fotonik - Department of Photonics Engineering, Danmarks Tekniske Universitet = Technical University of Denmark (DTU), Acreo Swedish ICT AB, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thales III-V Lab (III-V Lab), THALES [France], Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Royal Institute of Technology [Stockholm] (KTH ), CoE SPOC ref. DNRF123, DFF-4005-00558 project NANOSPECs and Vetenskapsrädet project PHASE, grant no. 2016-04510., European Project: 619626,EC:FP7:ICT,FP7-ICT-2013-11,SEQUOIA(2013), Technical University of Denmark [Lyngby] (DTU), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and THALES

Subjects
resonators filters, Materials science, 020205 medical informatics, Resonators flters, Silicon on insulator, 02 engineering and technology, Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering, 7. Clean energy, optical transmitters, law.invention, Photonic integrated circuits, Optical transmitters, 020210 optoelectronics & photonics, Optics, law, Dispersion (optics), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, Elektroteknik och elektronik, Distributed feedback laser, Extinction ratio, business.industry, Resonators filters, Photonic integrated circuit, Single-mode optical fiber, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Telekommunikation, Modulation, Telecommunications, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, business
Abstract

The use of a micro-ring resonator (MRR) to enhance the modulation extinction ratio and dispersion tolerance of a directly modulated laser is experimentally investigated with a bit rate of 25 Gb/s as proposed for the next generation data center communications. The investigated system combines a 11-GHz 1.55-mu m directly modulated hybrid III-V/SOI DFB laser realized by bonding III-V materials (InGaAlAs) on a silicon-on-insulator (SOI) wafer and a silicon MRR also fabricated on SOI. Such a transmitter enables error-free transmission (BER < 10(-9)) at 25 Gb/s data rate over 2.5-km standard single mode fiber without dispersion compensation nor forward error correction. As both laser and MRR are fabricated on the SOI platform, they could be combined into a single device with enhanced performance, thus providing a cost-effective transmitter for short reach applications. QC 20170712

Published
2017

Catalog

Books, media, physical & digital resources
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