Localisation dans les Diodes Electroluminescentes à multipuits quantiques à base de GaN

par Jean-marie Lentali

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Marcel Filoche et de Jacques Peretti.

Thèses en préparation à l'Institut polytechnique de Paris , dans le cadre de École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris , en partenariat avec PMC - Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (laboratoire) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Il existe un faisceau d'observations tendant à prouver que le désordre contrôle pour une large part les propriétés électriques et optiques des dispositifs à hétérostructures semiconductrices, parmi lesquels les diodes émettrices de lumière à base de nitrure. Cependant, la modélisation des effets liés au désordre par les techniques standard est une tâche fastidieuse et lourde en temps de calcul, et l'on manque encore des outils de conception qui tiennent compte de ce désordre. En même temps, les expériences permettant de sonder les effets du désordre posent également des problèmes : les échelles typiques sont de l'ordre du nm, ce qui implique que toutes les méthodes de caractérisation ne permettent d'obtenir que des valeurs moyennées à une échelle relativement plus grande. A nouveau, l'analyse adaptée de ces résultats nécessite un modèle fiable. Nous avons récemment proposé une nouvelle approche théorique de la localisation induite par le désordre qui permet pour la première fois d'étudier de façon systématique les longueurs de localisation, les énergies correspondantes ainsi que les recouvrement électron-trou pour divers types de géométrie et diverses valeurs de composition dans des alliages semiconducteurs. Le doctorant développera des calculs théoriques ainsi que des modèles et des simulations numériques pour déterminer les états localisés et calculer le transport électronique, et les processus de recombinaison dans des dispositifs réalistes. Les résultats de ce modèle seront injectés dans un solveur de type dérive-diffusion afin de reproduire les caractéristiques des dispositifs. Le doctorant participera également aux expériences sur des échantillons tests afin d'obtenir un retour entre modèle et mesures.

  • Titre traduit

    Localization in GaN-bases Multiquantum well Light Emitting Diodes


  • Résumé

    There is growing evidence that alloy disorder controls to a large extent the electrical and optical properties of semiconductor heterostructure devices, including nitrides light emitting diodes. However, the modeling of disorder effects with standard techniques is a difficult computational task, and devices design tools accounting for these effects still lack. At the same time, the experimental investigation of disorder effects is not trivial as well: the typical length scale of the disorder is in the nm range, so most of the characterizations techniques can only provide mean values averaged over a comparatively large scale. Again, the proper analysis of these results is only possible by using a reliable model. We recently proposed a new theoretical approach of disorder-induced localization which allows for the first time a systematic study of localization sizes, of the corresponding energies, and of the electron-hole overlap, for various types and intensities of composition and geometry distribution in semiconducting alloys. The intern will carry on theoretical calculations as well as models and numerical simulations to determine the localized states and compute the electronic transport and the recombination processes in disordered, real-world devices. The outcomes of this model will be then used in a drift-diffusion solver to simulate the characteristics of the devices. The intern will also conduct experiments on test devices to provide a feedback the model development.