Caractérisation structurelle et thermique des couches minces de l’AlN et leur intégration en dispositif laser

Des couches minces de nitrure d'aluminium sont développées sur plusieurs substrats à l'aide d'une pulvérisation cathodique par magnétron à basse température (<200 ° C) afin d'assurer la gestion thermique des dispositifs laser. La caractérisation de la microstructure (DRX, Raman, SEM, TEM) montre un film d’AIN bien cristallisé à structure dense et en colonne lorsqu’il est déposé sur des substrats de silicium, de saphir et d’InP. Les films AlN sont orientés (002) avec Rocking curve (FWHM) de 1,8 ° sur silicium, 0,9 ° sur saphir et entre 2,5 ° et 3 ° sur InP avec de ridge pour une épaisseur de 2 μm. De plus, la mesure thermique utilisant la technique photothermique pulsée a donné une conductivité thermique de 175 W.m-1.K-1 pour une couche d’AlN de 3 μm d’épaisseur. Ces valeurs élevées de conductivité thermique ont fait de l’AlN un bon candidat pour remplacer les matériaux BCB et SiO2 possédant une conductivité thermique faible. Les couche d’AlN sont utilisées comme dissipateurs de chaleur afin d’éliminer rapidement une chaleur énorme sur une très petite surface, avec un flux de chalaur allant jusqu’à 1 kW.cm-2, pour une stratégie de gestion thermique efficace et une prévention des pannes système. Les films AlN sont intégrés dans un dispositif laser après un processus de gravure sèche utilisant un mélange de plasma BCl3/Cl2/Ar. La vitesse de gravure était d’environ 200 nm/min. La gravure de AlN a été étudiée expérimentalement et numériquement afin de montrer l’effet de divers paramètres et conditions. Il a été remarqué que l’ajout de gaz BCl3 au mélange de plasma facilite et améliore le processus de gravure.Aluminum nitride thin films are grown on several substrates by using DC magnetron sputtering at low temperature (