micro-LEDs de semi-conducteurs nitrures d'orientation semi-polaire

par Beatrice Wannous

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de François Templier.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal , en partenariat avec CEA/LETI (laboratoire) depuis le 01-02-2021 .


  • Résumé

    Le sujet de thèse vie à réaliser des réseaux de µ-LEDS à base de GaN semipolaire. La première partie du travail de thèse portera sur la stabilisation du procédé de croissance des couches de GaN semi-polaires sur SOI et plus particulièrement des hétérostructures à puits quantiques GaxIn(1-x)N à forte concentration d'indium. La croissance épitaxiale sera faite par MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) et les épitaxies caractérisées au niveau structural (Microscopie Electronique en Transmission et Diffraction X ), ainsi qu'optique (Photo et Cathodo-luminescence). Nous prêterons une attention particulière à la mesure de l'Efficacité Quantique Interne ( IQE) des structures à puits quantiques GaxIn(1-x)N, et ce pour différentes architectures, aidés en cela par la modélisation numérique. La deuxième partie du travail de thèse sera technologique et concernera deux aspects. Premièrement nous mettrons en œuvre, sur notre plate-forme technologique, les procédés existants et nécessaires à la réalisation de diodes électro-luminescentes basées sur les hétéro-structures à puits quantiques épitaxiées. Il s'agira dans un premier temps d'utiliser des procédés conventionnels dit micro CC, mais avec la particularité que les diodes seront alignées le long des bandes sans défauts, comme expliqué auparavant. Nous utiliserons nos bancs de test pour qualifier les µ-diodes ainsi réalisées. Deuxièmement, nous voulons tirer parti également du fait que les épitaxies sont réalisées sur des substrats SOI structurés et que dans ce cas, la surface de nucléation des couches est très réduite (ce qui permet d'ailleurs de réduire la densité de dislocations)

  • Titre traduit

    micro-LEDs based on nitride semiconductors with a semipolar orientation


  • Résumé

    The proposed PhD thesis subject aims at using the advantage of these semi-polar structures to fabricate µ-LEDs matrices emitting at longer wavelengths with higher performances. The first part of the PhD work will consist in stabilizing the growth process of semi-polar GaN on SOI substrate and more particularly the high-indium concentration GaxIn(1-x)N quantum wells. The epitaxial growth will be done by MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) and the structure of the epi-layers will be characterized by Transmission Electron Microscopy (TEM) and X-Ray diffraction, and their optical properties by Photo and Cathodo-Luminescence. We will pay particular attention to the Internal Quantum Efficiency (IQE) of the GaxIn(1-x)N quantum wells by optimizing the LED architecture with the help of numerical modeling. The second part of the PhD work will consist of designing, fabricating, and testing actual microLED devices to assess to quality of the semipolar epitaxial layers.. This will be done on our technology platform. To fabricate the InGaN/GaN µLEDs with the semi-polar epi-structures previously grown, dedicated process will be applied.. Finally, the fabricated µLEDs will be evaluated and analysed using extensive in-house electro-optical characterization.