Proprietes optiques non-lineaires de couches epitaxiees de nitrure de gallium

Nous avons determine les proprietes lineaires et non-lineaires de couches de nitrure de gallium, obtenues par mocvd sur substrat de saphir. Des mesures de test/pompe effectuees sous excitation resonante ($$h p = 3,49 ev) et non-resonante ($$h p = 4,02 ev) montrent une augmentation de la temperature de reseau de l'echantillon lorsque l'excitation est non-resonante. Nous attribuons ce comportement a la recombinaison non-radiative des porteurs dans le continuum de la bande de conduction. A basse temperature, nous avons mesure le spectre d'excitation du troisieme ordre de la susceptibilite. Il apparait que les valeurs du ( 3 ) augmentent lorsque l'excitation est resonante avec les excitons. Au voisinage de l'exciton b, ( 3 ) est maximum et vaut 2. 10 - 8 esu. Nous avons ensuite cherche a determiner l'influence des niveaux d'impuretes sur les proprietes optiques des couches. Pour ce faire, nous avons effectue des mesures de dynamique de la luminescence et de melange a quatre ondes (degenerees et non degenerees) en fonction de l'intensite d'excitation, a temperature ambiante. Toutes les mesures montrent que l'on atteint un regime de saturation pour une intensite de 500 kw. Cm - 2. Ces mesures nous ont egalement permis de determiner l'ensemble des dynamiques de relaxation. Lorsqu'un porteur est excite par une excitation non-resonante, il se recombine d'abord de maniere non-radiative dans le continuum de la bande de conduction en une centaine de femtoseconde. Puis, il peut se recombiner directement vers la bande de valence en 170 ps, ou etre piege en 25 ps vers des centres donneurs neutres. Ces porteurs pieges peuvent soit se recombiner vers la bande de valence en 70 ps, soit se recombiner radiativement vers des centres accepteurs profonds en 4 ps. Ces porteurs pieges relaxent alors de maniere non-radiative vers la bande de valence en 430 ps. A plus forte intensite d'excitation les niveaux pieges saturent, car le temps de recombinaison non-radiatif est lent. Les porteurs sont alors stockes dans la bande de conduction, donnant lieu a un plasma electron-trou. Ce modele permet de rendre compte de l'ensemble de nos mesures. Il permet egalement de donner une explication du fonctionnement des diodes et lasers bleus.