Pseudo substrat InGaN relaxé pour émission à grande longueur d'onde

par Benjamin Samuel

Projet de thèse en Physique des materiaux

Sous la direction de Bruno Gayral et de Amélie Dussaigne.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec PHotonique, ELectronique et Ingéniérie QuantiqueS (laboratoire) depuis le 27-11-2017 .


  • Résumé

    Pour créer une émission blanche de haute qualité, trois diodes électroluminescentes (LEDs) émettant respectivement dans le bleu, le vert et le rouge, et idéalement réalisées à partir du même matériau, seraient nécessaires. Les LEDs à base de (Ga,In)N pourraient théoriquement couvrir tout le spectre visible mais leur efficacité chute au-delà de 460 nm. Afin d'obtenir des LEDs efficaces à base de (Ga,In)N émettant à grande longueur d'onde, l'un des points clef est l'augmentation de la concentration en In des puits quantiques à base d'InGaN tout en gardant une bonne qualité cristalline. Une des solutions envisagées, et probablement la plus efficace, est de disposer d'un substrat InGaN relaxé, c'est-à- dire un substrat plus en accord de maille avec l'InGaN de forte composition constituant les puits de la zone active que ne peut l'être la couche buffer de GaN sur substrat saphir habituellement utilisée pour les LEDs bleues. Le but de la thèse sera donc d'un côté de réaliser un pseudo-substrat InGaN relaxé, ou partiellement relaxé, à partir d'idées innovantes établies au sein de l'équipe, et d'utiliser d'un autre côté un pseudo-substrat InGaN partiellement relaxé déjà existant afin de réaliser des structures LEDs émettant à grande longueur d'onde. Une attention particulière sera portée à l'émission rouge.

  • Titre traduit

    relaxed InGaN pseudosubstrate for long wavelengths emission


  • Résumé

    To create high quality white light emission, three light emitting diodes (LEDs) emitting in the blue, green and red range, respectively, and ideally realized from same type of material, would be necessary. (Ga,In)N based LEDs could theoretically cover all visible range but their efficiency decreases dramatically beyond 460 nm. In order to obtain (Ga,In)N based LEDs emitting at long wavelength, one of the main key point is to increase In content in InGaN based quantum wells while keeping a good crystalline material quality. One of the considered solutions, and probably the most efficient, is to use a relaxed InGaN substrate, i.e. a substrate with a lattice parameter closer to the high In content InGaN based quantum well's one of the active zone compared to lattice parameter of GaN buffer layer on sapphire substrate, which is usually employed for blue LEDs. The aim of this thesis will be thus in one hand to create a relaxed, or partially relaxed, InGaN pseudo-substrate from innovative ideas developed within the team, and in other hand to use an existing partially relaxed InGaN pseudo-substrate to realize LED structures emitting at long wavelength. A special focus will be done on red emission.