Soutenance de thèse de Jordi Roubichou

« Étude de nouveaux types de détecteurs dans le SWIR étendu : extension de la bande de fonctionnement au-delà de 1,7 µm »

La soutenance aura lieu le jeudi 19 mars 2026 à 14h, au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), Aix-Marseille Université. La présentation sera donnée en français.

Jury : 

– Angela VASANELLI (MPQ, Université Paris Cité) — Rapporteure
– Jean-Philippe PEREZ (IES, Université de Montpellier) — Rapporteur
– Guilaine LAGACHE (LAM, AMU) — Présidente
– Olivier SAINT-PÉ (Airbus Defence & Space, Toulouse) — Examinateur
– David BARATE (DGA, Paris) — Examinateur
– Didier TIPHENE (LIRA, Observatoire de Paris) — Examinateur
– Jean-Luc BEUZIT (LAM, CNRS) — Directeur de thèse
– Jean-Luc GACH (FLI) — Co-directeur
– Jean-Luc REVERCHON (III-V Lab) — Membre invité
– Vincent GUERIAUX (Thales LAS) — Membre invité

Résumé de la thèse : 

Le SWIR étendu (extended Short-Wave Infrared, eSWIR) occupe une position spectrale singulière, à l’interface entre le visible et l’infrarouge thermique, et présente un intérêt majeur pour la défense, la sécurité, le spatial et l’astronomie. Cette bande combine une sensibilité à la luminance réfléchie et à l’émission thermique, influençant la structuration du contraste des scènes et l’information contenue dans les images, y compris en environnements dégradés par le brouillard, les fumées ou la pollution. Elle permet à la fois l’imagerie nocturne sans illumination artificielle grâce au phénomène de nightglow et l’imagerie active reposant sur des sources adaptées. Dans les applications spatiales et astronomiques, l’eSWIR constitue une bande spectrale clé, depuis l’observation de la Terre et les communications optiques jusqu’à l’imagerie et la spectroscopie des bandes J, H et K, ou l’étude d’objets astrophysiques spécifiques. Au-delà de ces usages, l’eSWIR trouve également de nombreuses applications civiles et industrielles, incluant la surveillance environnementale et agricole, l’imagerie multispectrale, la spectroscopie et la détection de gaz.

Dans le SWIR (Short-Wave Infrared) classique, les photodiodes InGaAs sur substrat InP constituent la technologie de référence, avec une longueur d’onde de coupure limitée à 1,7 µm, tandis que les filières historiques à base de matériaux II–VI, tels que le HgCdTe, offrent une couverture spectrale plus large au prix de contraintes d’opérabilité accrues, d’une complexité technologique élevée et de coûts de fabrication importants. Ces dernières années, une tendance émergente se dessine dans le domaine de la détection infrarouge autour de l’utilisation de super-réseaux III–V, matériaux artificiels constitués d’un empilement de couches nanométriques, et dont la bande interdite effective peut être ajustée par ingénierie de bande. Cette approche permet d’atteindre des longueurs d’onde de coupure étendues, tout en offrant des températures de fonctionnement plus élevées, des procédés de croissance moins contraignants et un coût réduit par rapport aux technologies II–VI.

Dans ce contexte, une approche fondée sur des super-réseaux InGaAs/GaAsSb de type II à compensation de contrainte, élaborés sur substrat InP, est développée par Thales au sein du III–V Lab, en collaboration avec le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille. Cette thèse propose une analyse complète de ces dispositifs, depuis leur modélisation jusqu’à l’évaluation de photodiodes isolées et de plans focaux. Les performances en efficacité quantique, courant d’obscurité, absorption, durée de vie des porteurs minoritaires et longueur de collection sont étudiées pour différentes architectures de super-réseaux, en lien avec des simulations fondées sur un modèle k·p. Les résultats obtenus au niveau élémentaire sont également confrontés à ceux mesurés à l’échelle du plan focal, afin d’analyser l’impact des phénomènes mis en évidence sur l’opérabilité, le rapport signal sur bruit, l’uniformité de réponse et la résolution spatiale des imageurs. L’ensemble de ces travaux vise à développer une analyse globale des solutions eSWIR à super-réseaux InGaAs/GaAsSb, de la modélisation à l’évaluation des plans focaux, afin d’en dégager les atouts et les limites.