2. Détecteurs infrarouge quantiques
Dans ce paragraphe, nous commençons par décrire la brique « circuit de détection » des détecteurs quantiques, en tentant de répondre aux questions suivantes : comment les matériaux absorbants sont-ils choisis ? Comment les structures détectrices dans lesquelles ils sont intégrés sont-elles conçues ? Nous présentons ensuite la brique « circuit de lecture ». Enfin, nous expliquons comment circuit de détection et circuit de lecture sont assemblés et étudions l’intégration de la matrice hybridée en cryostat opérationnel pour obtenir un bloc détecteur commercial.
Il existe de nombreuses filières de détecteurs quantiques . Nous nous intéressons ici aux principales filières pour lesquelles des matrices sont commercialement disponibles, à savoir : InGaAs, InSb, HgCdTe, InAsSb, QWIP et T2SL (ces termes sont définis par la suite).
2.1 Circuit de détection
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2.1.1 Matériaux absorbants
Comme nous l’avons vu dans l’introduction, le silicium n’absorbe pas au-delà de 1,11 μm à température ambiante, il ne peut donc pas être utilisé comme matériau absorbant dans l’infrarouge. Il existe fort heureusement un grand nombre d’alliages de semiconducteurs candidats. On peut par exemple citer :
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des alliages issus des colonnes III et V du tableau de Mendeleïev : InGaAs, InSb, InAsSb, GaAs/AlGaAs, InAs/GaSb ;
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un alliage issu des colonnes II et VI : HgCdTe (aussi appelé MCT pour Mercury Cadmium Telluride).
Les matériaux InGaAs, InSb, InAsSb ou encore HgCdTe sont dits massifs, ou bulk, car l’absorption est préférentiellement localisée dans un volume de composition homogène (à noter que pour des raisons liées à la croissance ou à l’optimisation, le photodétecteur peut être composé de plusieurs matériaux...
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