Élaboration et propriétés de nanofils à base d'InGaN pour la réalisation de micro ou nanoLEDs

par Marion Gruart

Projet de thèse en Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Sous la direction de Bruno (phys) Daudin et de Bruno (phys) Gayral.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Physique , en partenariat avec PHotonique, ELectronique et Ingéniérie QuantiqueS (laboratoire) depuis le 14-10-2016 .


  • Résumé

    Cette proposition s'inscrit dans le cadre d'une recherche conjointe entre deux départements du CEA sur l'éclairage à l'état solide par LED basé sur l'utilisation de matériaux semiconducteurs de la famille des nitrures III-V. La nanostructuration de ces matériaux, leur confère un certain nombre d'intérêts supplémentaires comme des propriétés de confinement des porteurs pour optimiser l'efficacité d'émission radiative ou la possibilité de les épitaxier sur des substrats de silicium bon conducteur électrique et thermique malgré une forte différence de paramètre de maille. L'objectif de la thèse sera de réaliser par épitaxie par jets moléculaires sur la base des travaux antérieurs des assemblées de nanofils quantiques de InGaN/GaN sur des substrats de silicium préalablement nanostructurés afin d'obtenir des LEDs macroscopiques visibles efficaces. Les propriétés de telles structures seront caractérisées optiquement (CL et PL) et structuralement (RHEED, RX, TEM). Parallèlement à ces études sur la croissance localisée, nous étudierons la problématique de l'injection du courant électrique dans les nanofils afin d'améliorer les performances électriques des dispositifs (dopage, continuité électrique avec le substrat…).. Le travail de fond réalisé sur la croissance des nanofils sera valorisé au travers de la réalisation de dispositifs de type LED avec pour objectif d'obtenir un rendement supérieur à 10%.

  • Titre traduit

    Elaboration and properties of InGaN-based nanowires for the realization of micro- and nanoLEDs


  • Résumé

    Since five years, two CEA laboratories have joined their efforts in order to develop new concepts, based on GaN nanowires, in the field of Solid State Lighting. Better properties of the materials such as better Internal Quantum Efficiency could be obtained if the scales of the structures are in the range of few tens of nanometers. Furthermore, due to this small footprint, the epitaxy of GaN nanowires on Silicon occurs with good structural properties though the heterostructure (Si/GaN) experienced a large lattice mismatch. These behaviours open the way to a new class of components. The goal of the PhD is to give a new insight on the InGaN/GaN nanowire growth on pre-nano-patterned silicon by Molecular Beam Epitaxy in order to obtain macroscopic LED in the visible range with good performances. These nanometric scale objects will be optically (PL and CL) and structurally (RHEED, RX, TEM) studied. Concurrently, electrical properties of the hetero-structures (doping concentration, bandgap alignment…) will be assessed with the aim to increase the overall LEDs performances. Based on this in depth study, macroscopic LED components will be performed and the target is to obtain external quantum efficiency better than 10%.