1 sujet INAC/PHELIQS

Dernière mise à jour : 19-02-2019


• Physique du solide, surfaces et interfaces

 

Réalisation de diodes électroluminescentes à base de nanofils d’AlN pour l’émission UV C

SL-DRF-19-0374

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques (PHELIQS)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Bruno GAYRAL

Bruno DAUDIN

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Bruno GAYRAL

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438782673

Directeur de thèse :

Bruno DAUDIN

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/NPSC

04 38 78 37 50

La convention de Minamata a pris effet le 16 août 2017, avec l’objectif de bannir progressivement l’usage du mercure et des dispositifs utilisant du mercure. Ceci concerne directement les lampes à mercure qui constituent la principale source de rayonnement UV pour une large gamme d’applications telles que l’assainissement de l’air et de l’eau, certaines applications médicales dont le traitement du psoriasis etc…. Les besoins croissants en ce domaine devraient soutenir l’émergence à la fois d’un marché en rapide expansion et d’une activité de recherche soutenue pour la mise au point de sources sûres et « vertes » de radiation UV dans la gamme 260-280 nm.

Les diodes électroluminescentes (LEDs) à base d’AlGaN présentent les caractéristiques idéales pour remplir cette fonction dans la gamme de l’UV B (320-280 nm) ainsi que dans une large fraction de l’UV C (280-200 nm). Cependant, l’excellente efficacité quantique externe (EQE) des LEDs dans le proche UV et dans le visible se dégrade rapidement pour des longueurs d’onde inférieures à 365 nm. Ainsi les meilleures LEDs actuellement disponibles dans l’UV B et l’UV C présentent une EQE de l’ordre de 10%. Au nombre des facteurs limitant, on notera la grande densité de défauts structuraux étendus, les limitations du dopage électrique et de l’extraction de lumière.

Ces limitations peuvent être surmontées dans une très large mesure par l’utilisation de nanofils. De fait, l’absence de défauts étendus dans les nanofils, une solubilité limite des dopants électriques plus élevée que dans les couches et une morphologie favorable à l’extraction de lumière les rendent particulièrement pertinents pour la réalisation de LEDs efficaces dans l’UV C. Le groupe du CEA-INAC en collaboration avec l’Institut Néel (CNRS) a ainsi pu démontrer récemment la réalisation d’une LED à base de nanofils d’AlN sur la base du fort dopage de type p obtenu par codopage avec de l’Indium et qui constitue une première mondiale ouvrant la voie à un nouveau concept de LEDs pour l’UV.

L’objectif de la thèse sera d’amplifier les résultats préliminaires obtenus et de réaliser un démonstrateur pré-industriel optimisé. La croissance des hétérostructures filaires sera réalisée par épitaxie par jets moléculaires au laboratoire CEA-Grenoble INAC/PHELIQS-NPSC qui étudiera également leurs propriétés structurales et optiques. Une collaboration avec l’Institut Néel permettra la caractérisation électrique des dispositifs dont le process ainsi que les mesures d’électroluminescence et de rendement seront assurées en aval par le CEA-LETI DOPT, les différents partenaires étant intégrés dans une boucle de « feedback » pour faciliter l’optimisation des dispositifs.



Le candidat devra avoir un master 2, spécialité Nanosciences ou équivalent, et présenter un goût marqué pour la physique expérimentale, la croissance de matériau et la caractérisation.



 

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