PLATEFORME DE TECHNOLOGIE DE PROXIMITE NANO-RENNES
EQUIPEMENT : CARACTERISATIONS ELECTRO-OPTIQUES

    ►Savoir Faire
    ►Description des équipements de caractérisations
    ►Exemples de réalisations

    ►Savoir Faire
La plateforme Nano-Rennes est dotée d'un ensemble d'équipements lui permettant d'assurer un ensemble de caractérisations telles que :
        - banc de caractérisation électrique
        - bancs de caractérisation  optique et électro-optique dans le domaine spectral visible (0,4-0,9 µm)
        - bancs de caractérisation  optique et électro-optique dans le domaine spectral moyen infra-rouge (MIR) (0,9-2,1 µm)
        - banc de caractérisation optique en régime femto-seconde dans le domaine spectral moyen infra-rouge (1,4-1,6 µm)
        - bancs de caractérisation  optique et électro-optique dans le domaine spectral infra-rouge (1,5-5 µm)

Certains de ces bancs de mesure permettant de réaliser des expérimentations en température de 5 à 350 K.

    ►Description des équipements de caractérisations
Caractérisations électriques
Mesures de Hall (FOTON-INSA  et IETR-GM)
    ► Van der Paw
   
substrat < 2 pouces
   
mesures de dopages de 10^12 à 10^20 cm-3 , et de mobilités sur Si et InP
   
électromètre (résolution 10 nA-1 mA), champ magnétique 0-1T
   
Remarque : gamme de température 10-300 K
Mesures 4 pointes Jipelec (IETR-GM)
     - mesure de dopage (Si uniquement) @ 300K
Prober Tektronik3 stations de mesure sous pointes (ITER-GM, FOTON-INSA)
Traceur Tektronik 370A: mesures I(V) (AC, DC), faible et forte tension (2 kV)
Traceur Agilent  1500 : mesure I(V), C(V), impulsionnel,  tension max 40V     new
Impédancemètre HP4192A : mesure de R (1 à 10^6 ohm ), L (de 0.019 nH à 1000 H), C (de 0.1 fF à 199 mF), pour des fréquences de 5 Hz à 13 MHz
Capacimètre HP4280A : mesure @ 1 MHz (sous 10-30 mV)

    ► Instruments couplés  à un système de mesure sous pointes
   
déplacement micrométrique (Karl Suss PH100)
   
visulations par microscope ou binoculaire

Remarque : - une station de mesure réservée aux formations
                  - caractéristiques de composant, mesure de résistance carrée (méthode TLM et c-TLM), mesure de résistivité, mesures d'impédances, etc ...
                   - mesure de 10-300 K

Caractérisations optiques
Bancs de caractérisation optique visible-IR (0.2- 12 µm) (FOTON-INSA)
    ► Spectroscopie de type : photoluminescence, absorption, transmission, réflexion, excitation de photoluminescence (PLE), balayge de photoluminescence (SPL)
    ► 3 lasers CW : 407 nm (50 mW), 532 nm (250 mW), 1064 nm (200 mW)
   
montage co-focale, spot de 40 µm
   
2 spectromètres à barrettes de détécteurs : Si (0.3-1,1 µm, résolution 1,6 nm), et InGaAs étendu (0.9-2,1 µm, résolution 5 nm)
   
5 bancs de mesure avec monochromateurs Jobin-Yvon : un haute résolution JY HR 1000, 2 JY 640, 2 JY 250.
   
détecteur monocanal : PbS (Peltier), PbSe (Peltier), InSb (77K), Ge (300 et 77 K), Si, MCT, bolomètre : gamme spectrale couvertes de 0,2 à 12 µm.
   
Lampes Tungstème (150 W) (pour banc de mesure absoprtion, réflexion)

Remarque : touts ces mesures sont réalisables de 10 à 350 K.
EllipsmoetreEllipsomètre spectroscopique UV-MIR (0,2-2,1 µm) HORIBA (IETR-GM)     new
    ► goniomètre 40-90°
    ► µspot 50 µm
    ► deux détecteurs : barrettes de détecteurs Si (0,2-1 µm) et détecteur InGaAs étendu (0,7-2,1 µm)

Remarque : en salles blanches, livraison novembre 2010.
Pompe-SondeBanc de caractérisation optique pompe-sonde en régime femto-seconde (1,4-1,64 µm)
    ► chaine laser femto-seconde :
       - laser YAG doublé CW : 530 nm, P=30W
       - laser Ti:Sa : 800nm, pulse=130 fs, taux de répétition 80 MHz, <P>=4 W
       - laser OPO : 1440-1640 nm, pulse 130 fs, 80 MHz, <P> = 300 mW
       - sources à impulsions à supercontinuum (fibre PCF, largeur spectrale : 50 nm, centrée selon pompe (autours 1,55 µm)
    ► détecteur InGaAs
    ► pompe/sonde co-focale, polarisation croisée, double modulation.  
Caractérisations électro-optique
Banc de caractérisation électro-optique de dispositifs VCSELs MIR (0,7-1,7 µm) (FOTON-INSA)
    ► Banc de mesures sous excitation optique
       - 2 lasers  de pompes @ 1.064 µm : CW (P=1W), pulsé (1ns, 5 kHz, <P>= 100 mW)

      - spot de diamètre 10 µm,  fibre de collection gros coeur (62 µm)
       - Mesures de caractéristique P(I) et I(lambda) (détecteur Ge calibré, et analyseur de spectre Tektronik)
       - régulation température par Peltier
(10-60 °C)
    ► Banc de mesure sous excitation électrique
      
 - Mesure de caractéristique I(V), P(I) et I(lambda) (détecteur Ge calibré, et analyseur de spectre Tektronik)
       - banc de mesures sous pointes
       - source courant CW keithley2400 (50pA-1 A, Pmax=22 W), pulsé ILX3811 (pulse : 100ps-1000 µs, 0-200 mA)
       - fibre de collection gros coeur (100 µm)
       - régulation de température par Peltier et controleur ILX (10-60 °C)
    ► gamme de température 10-300 K
Caractérisations lasers 'edge'Deux bancs de caractérisation électro-optique de diodes lasers MIR (0,7-1,7 µm) et IR (1,5-5 µm) (FOTON-INSA)
    ► Mesures de caractéristique I(V), P(I), I(lambda)
    ► Détecteur InGaAs (MIR) ou InSb refroidi (IR), analyseur de spectres optiques Tektronik (IR) ou spectromètre Jobin-Yvon JY640
    ► Banc de mesure sous pointes
    ► Régulation de température par Peltier
    ► gamme de température 10-300K
PhotocourantBanc de caractérisation d'absorption par photocourant MIR (1-1,7 µm) (FOTON-INSA)
    ► picoampèremètre Keithley 167, ADS EGG 5210 et préampli
    ► gamme de température (3-300 K)

Remarques : Les mesures sont effectuées sous pointes à température ambiante, ou sur puces apres bonding.

Cryogénie
L'ensemble des expérimentations électro-optiques permettent de réaliser des expérimentations de 10 à 350 K, à l'aide de trois cryostats :
crysotatCryostat He ARS à recyclage et compresseur 10-350 K (FOTON-INSA)
   4 accès optiques  (fenêtre CaF2)
    gamme spectrale 0,4-5 µm
    4 accès électriques (SMA)
    ► cryostat mobile
     
Applications : caractérisations photoluminescence, photocourrant, VCSELs, ...
CryostatCryostat He Oxford à circulation 10-300 K (FOTON-INSA)
    ► un accès électrique sous pointe, avec déplacement micrométrique (X, Y, Z)
    ► un accès optique par  fibre optique fuorée (IR)  interne, avec déplacement micrométrique (X, Y, Z)
    ► gamme spectrale 0,4-8 µm
    ► binoculaire

Applications : caractérisation lasers 'edges' , visible, MIR, IR
Cryostat EL MIRCryostat N2 100-350K (FOTON-INSA)
    ► un accès électrique sous pointe, avec déplacement micrométrique (X, Y, Z)
    ► un accès optique par  fibre optique silice (MIR)  avec déplacement micrométrique (X, Y, Z)
    ► binoculaire

Applications : caractérisations lasers 'edges' MIR



    ►Exemples de réalisations
PL VIS
pump probe PL MIR
Caractéristique photocourrant de QDs InAs/InP
supercontinuum
VCSEL QDH
Spectres de PL GaAsP/GaPCaractéristique  pompe sonde de puits quantiques dopés et de nanotubes de carboneSpectres de PL @ 10K de QDs InAs/InP
Mesures spectre de photocourant de QDsSpectre supercontinnum fibre FBG @ 1,55 µm et impulsion de 250 fsComparaison spectre de PL (a) et spectre laser d'un VCSEL à QDH (b) @ 1,55 µm