Brevet FR2630593A1 — publié le 19891027

La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour surveiller la sortie de dispositifs à surface émettrice. Un type de construction d'un dispositif à surface émettrice utilise la surface d'un réseau dans un laser guidé par indice à grande cavité optique. On peut former ces dis- positifs sur un seul substrat afin de constituer un assem- blage de dispositifs qui émettent un diagramme de rayonne- ment qui est en général approximativement perpendiculaire à - la surface du réseau. La sortie de ces assemblages est géné- ralement surveillée en insérant un dispositif de détection, tel qu'un assemblage de dispositifs à transfert de charges dans ce diagramme de rayonnement. Il est nécessaire de pro- céder initialement à cette surveillance pour régler les cou- rants d'attaque afin de produire la configuration désirée du champ lointain et en outre il faut en général faire cette surveillance pour ajuster les courants d'attaque afin de compenser les variations des conditions ambiantes ainsi que le vieillissement du dispositif. Par conséquent, il serait souhaitable d'avoir un dispositif électroluminescent et un procédé de surveillance du dispositif dans lesquels -2 - l'équipement de surveillance n'est pas inséré dans le dia- gramme de rayonnement primaire. Selon la présente invention, un dispositif à sur- face émettrice comprend un substrat ayant une zone à grande cavité optique recouvrant le substrat. La zone à grande cavité optique comporte des surfaces exposées ainsi que non exposées. Recouvrant les zones non exposées il y a une région active et une couche formant coiffe recouvrant la régi6n active. Recouvrant la zone.exposée de la région à grande cavité optique, il y a une région à réseau constituée d'une première région ayant une première période et d'une seconde région ayant une période différente de la première. La présente invention comprend également un assem- blage de dispositifs à surface émettrice. Cet assemblage comporte un substrat, une région à grande cavité optique recouvrant le substrat, une première région active recou- vrant une première partie de la région à cavité et une seconde région active recouvrant une seconde partie de la région à cavité. Des couches formant coiffe recouvrent les régions actives et le dispositif comporte un moyen pour mettre en contact électrique le substrat et les couches for- mant coiffe. Une première région à réseau recouvre la région à cavité et la région à réseau est constituée d'une multi- tude d'éléments pratiquement espacés de la même distance. Une seconde région à réseau recouvre également la région à cavité qui comporte une multitude d'éléments ayant un espa- cement différent de celui de la première région à réseau. Enfin, la présente invention comprend un procédé de surveillance du dispositif électroluminescent qui com- porte l'étape consistant à former un dispositif à surface émettrice avec des premier et second réseaux, les réseaux ayant des périodes différentes. Un courant est appliqué au dispositif de façon que le rayonnement soit émis par le réseau et la sortie est détectée par le second réseau de sorte que le courant entrant dans le dispositif est ajusté - 3 - sur la base de la sortie du second réseau. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement Figure 1, une vue d'ensemble d'un réseau à surface émettrice comprenant une multitude de sections à diode en semi-conducteur; Figure 2, une vue en coupe des sections à diode; Figure 3, une vue d'une région formant réseau; Figure 4, une variante de réseau. En figure 1, un assemblage 10 à surface émettrice comprend une multitude de sections 11 à diode en semi- conducteur. Comme représenté en figure 2, ces sections 11 à diode comporte un substrat 12 présentant sur leur-surface une première région d'habillage 14. Une région 16 à grande cavité optique recouvre la première région d'habillage 14; une région active 18 recouvre la région 16 à cavité optique; une seconde région d'habillage 20 recouvre la région active 18, et une couche 22 formant coiffe recouvre la seconde région d'habillage 20. Un -moyen de raccordement électrique du dispositif comprend un premier contact élec- trique 30 qui recouvre la surface du substrat 12, à l'opposé de la première région d'habillage 14, et un second contact électrique 32 qui recouvre la couche 22 formant coiffe. Dans l'assemblage de la figure 1, les sections à diode 11 sont connectées ensemble par la région 16 à cavité qui s'étend entre elles, et recouvrant la région à cavité 16 entre les sections à diode se trouve une région à réseau 40. La région à réseau 40 est généralement constituée d'une multitude d'éléments 41 sensiblement parallèles formés sur la surface de la région 16 à cavité. Comme représenté en figure 3, la région à réseau 40 comprend un premier réseau de sortie 42, les réseaux ayant une période 43 sensiblement égale et un second réseau de surveillance 44,r chaque période 45 de ce réseau de surveillance étant différente de la période 43 du réseau de sortie. On remarquera que les réseaux de sortie et - 4 - de surveillance 42 et 44, respectivement, peuvent être contigus comme dans le cas de la figure 3. En variante, on peut utiliser d'autres systèmes de réseau comme en figure 4 dans laquelle une partie du réseau de sortie 42 est placée sur le réseau de surveillance 44 de façon que le réseau de sortie 42 soit une modulation du réseau de surveillance 44. Le substrat 12 est généralement constitué de GaAs du type N ayant une épaisseur d'environ 250 micromètres et comportant une première surface principale parallèle au plan cristallographique (100) ou légèrement déviée de ce plan. La première région d'habillage 14 a généralement une épaisseur d'environ 1,26 >m et est typiquement constituée de AlxGal_xAs du type N, o x est généralement compris entre environ 0,2 et 0,4 et a typiquement 0,27 comme valeur L'épaisseur de la région à cavité 16 est généralement com- prise entre environ 0,25 et 0,60 pm et celle-ci est typique- ment constituée de AlxGalxAs du type N o x est générale- ment compris entre environ 0,15 et 0,25 et est typiquement d'environ 0,18. La-région active 18 a généralement environ 0,08 pm d'épaisseur et est typiquement constituée de AlxGal_xAs du type N o x est généralement égal à environ 0,06. La seconde région d'habillage 20 a une épaisseur généralement comprise entre environ 1,2 et 1,7 pm et est typiquement constituée de AlxGa lxAs du type N o x est égal à environ 0,4. Le premier contact électrique 30 est de préférence constitué de couches de germanium, d'or, de nickel et d'or déposées les unes à la suite des 'autres. Le second contact électrique 32 est de préférence constitué de couches de titane, de platine et d'or qui sont déposées les e30 unes à la suite des autres sur une surface à Zn ou Cd diffusé. On remarquera que d'autres structures de dispositifs à surface émettrice qui utilisent un réseau en surface peuvent également être utilisées dans la présente invention. L'assemblage 10 peut se fabriquer en utilisant les -5 - techniques standard d'épitaxie en phase liquide pour déposer les couches et les régions. Des techniques appropriées d'épitaxie en phase liquide ont été décrites par Lockwood et autres dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 753 801 qu'on incorpore ici à titre de référence. Un agent photoresistant est alors formé sur les sections à diode 11 et le second contact électrique 32 est alors enlevé par fraisage ionique à l'extérieur des sections à diode 11. La couche 22 formant coiffe, la seconde région d'habillage 20 et la région active 18 sont alors enlevées de l'extérieur des sec- tions à diode 11, généralement par un agent chimique tel qu'une solution HF tamponnée et H2S04: H202: H20. La région à réseau est généralement formée en créant d'abord le réseau de sortie 42 en formant un réseau périodique par uti- lisation des techniques standard d'holographie et de gra- vure. En variante, on peut former le réseau par fraisage ionique. Typiquement, la période du réseau de sortie 43 est d'environ 240 nanomètres (nm). On remarquera qu'il peut s'avérer souhaitable de former d'abord le réseau de surveil- lance 44 afin d'obtenir d'autres configurations que celle représentée en figure 4. Le réseau de surveillance 44 est obtenu en faisant appel à la même technique afin d'.avoir une longueur périodique différente de celle du réseau de sortie de façon que l'angle de l'axe optique du rayonnement émis par le réseau de surveillance 44 par rapport au plan des couches soit différent de l'angle de l'axe optique du rayon- nement émis par le réseau de sortie 42. De préférence, la longueur périodique du réseau de surveillance 44 est plus grande que celle du réseau de sortie 42. Typiquement, l'angle de sortie 4 par rapport au réseau de surveillance mesuré par rapport à la surface sera environ: 4 = COS-1 [(neA -Amc)/(no^)] o A est la longueur d'onde du rayonnement, mc est un nombre entier (1, 2, 3...), A la période du réseau de surveillance, ne l'indice effectif de réfraction dans la - 6 - région à grande. cavité optique et no l'indice effectif de réfraction dans l'air. ^ peut être d'environ 375 nm de sorte que sera d'environ 10 . En fonctionnement, une tension de polarisation ayant une polarité appropriée est appliquée aux premier et second contacts électriques 30 et 32 respectivement, produi- sant un rayonnement dans la région active 18. Ce rayonnement est émis en partie par le réseau de sortie 42. L'axe optique du rayonnement émis est généralement perpendiculaire au plan des couches. Une partie du rayonnement est également émise par le réseau de surveillance. Un dispositif de détection tel qu'un réseau de détecteurs à transfert de charges, comme cela est connu dans la technique, est placé de manière à recevoir le rayonnement provenant du réseau de surveillance et le plan du dispositif de détection est généralement per- pendiculaire à l'axe optique du rayonnement émis par le réseau de surveillance. Le dispositif de détection transmet des signaux électriques à un dispositif de vision, qui décrit la sortie du réseau de surveillance. Cette sortie du réseau de surveillance 44 aura une relation unique avec la sortie du réseau de sortie 42 car chacun est soumis aux mêmes conditions d'interférence. Par exemple, dans certaines configurations, un simple lobe de la sortie du réseau de surveillance 44 correspondra à un seul. lobe du réseau de sortie. On doit remarquer que cette relation unique n'a pas nécessairement la même configuration pour les réseaux de sortie et de surveillance 42 et 44 respectivement, et est donc déterminée en général expérimentalement de manière empirique en surveillant d'abord les sorties des deux réseaux. Par conséquent, le courant fourni au dispositif sera ajusté aux valeurs initialement désirées pour les cou- rants d'attaque en observant la sortie du réseau de surveil- lance 44 et sera ensuite réglé afin de le compenser pour tenir compte du vieillissement ou des variations des condi- tions ambiantes. - 7 - REVENDICATIONS 1. Dispositif à surface émettrice (10) caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (12), une région (16) à grande cavité optique recouvrant le substrat ayant une zone exposée et une zone non exposée, une région active (18) recouvrant la zone non exposée de la région à grande cavité optique, une couche formant coiffe (22) recouvrant la région active, des moyens (30, 32) pour contact électrique avec le substrat et la couche formant coiffe, une région à réseau (40) recouvrant la zone expo- sée de la région à grande cavité optique ayant une première région à réseau (42).présentant une première longueur pério- dique et une seconde région à -réseau (44) présentant une longueur périodique différente de celle de la première région à réseau. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'un laser. 3. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il est constitué d'un réseau de dispositifs émetteurs de rayonnement. 4. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la période de la seconde région à réseau (44) est supérieure à celle de la première région à réseau (42). 5. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la seconde région à réseau est contiguë à la premiere. 6. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'au moins une partie de la première région à réseau recouvre au moins une partie de la seconde région à réseau. 7. Assemblage (10) de dispositifs à surface émet- - 8 - trice, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat (12), une région à grande cavité optique (16) recouvrant le substrat, une première région active recouvrant une première partie de la région à grande cavité optique, une seconde région active recouvrant une seconde partie de la région à grande cavité optique, une première couche formant coiffe recouvrant la première région active, une seconde région formant coiffe recouvrant la seconde région active, des moyens (30, 32) pour venue en contact élec- trique avec le substrat et avec les première et seconde couches formant coiffe, une première région à réseau (42) recouvrant la région à grande cavité optique entre les première et seconde régions actives, la première région à réseau étant formée d'une multitude d'éléments de réseau (41) espacés sensible- ment de la même distance, une seconde région à réseau (44) recouvrant la région à grande cavité optique, la première région à réseau étant constituée d'une multitude d'éléments qui ont un espa- cement entre eux différent de celui de la première région. 8. Assemblage selon la revendication 7, caracté- risé en ce qu'il s'agit d'un assemblage laser. 9. Assemblage selon la revendication 7, caracté- risé en ce que la première région à réseau est contiguë à la seconde. 10. Assemblage selon la revendication 7, caracté- risé en ce qu'au moins une partie de la première région à réseau recouvre au moins une partie de la seconde région. 11. Assemblage selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le second réseau a un espacement entre élé- ments supérieur à celui du premier. - 9 12. Procédé pour surveiller la sortie d'un dispo- sitif électroluminescent, et caractérisé en ce qu'il com- prend les étapes consistant à: former un dispositif à surface émettrice (10) ayant un premier réseau (42) o un rayonnement est émis qui présente environ la même période entre ses éléments et un second réseau (44) ayant une période différente de celle du premier réseau, le dispositif comportant une région active (18) et des moyens (30, 32) pour contact électrique avec le dispositif; appliquer un courant au dispositif de façon que le rayonnement soit émis par les premier et second réseaux; détecter la sortie du second réseau; ajuster le courant entrant dans le dispositif sur la base de la sortie détectée du second réseau; 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif à surface émettrice est un assem- blage, et l'étape consistant à détecter la sortie comprend en outre l'étape de détection de la sortie de l'assemblage. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la-sortie du second réseau a un axe optique du rayonnement émis, l'étape consistant à détecter la sortie comprenant en outre'l'étape de: positionnement d'un dispositif de détection ayant une surface de réception sensiblement plane de sorte que cette surface est approximativement perpendiculaire à l'axe optique du rayonnement émis.