Optimiser la géométrie, la fabrication et les contacts électriques sont essentiels pour maximiser l'efficacité de la LED. Crédit :Zhuag et al.
Les nouvelles LED rouges sont plus stables en température que celles fabriquées à l'aide du semi-conducteur conventionnel de choix.
Dans les efforts visant à optimiser les performances des diodes électroluminescentes (DEL), Les chercheurs de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah examinent tous les aspects de la conception, fabrication et le fonctionnement de ces appareils. Maintenant, ils ont réussi à fabriquer des LED rouges, à base de nitrure de gallium et d'indium semi-conducteur émettant naturellement dans le bleu, aussi stables que celles à base de phosphure d'indium et de gallium.
Les LED sont des sources optiques à base de semi-conducteurs qui offrent des améliorations par rapport aux sources de lumière visible conventionnelles en termes d'économie d'énergie, taille plus petite et durée de vie plus longue. Les LED peuvent émettre à travers le spectre, de l'ultraviolet au bleu (B), vert (G), rouge (R) et dans l'infrarouge. Et des rangées de petits appareils RVB, les micro-LED, peut être utilisé pour faire des affichages aux couleurs vives, qui pourrait sous-tendre la prochaine génération de moniteurs et de téléviseurs.
Un enjeu majeur du développement des microLED est d'intégrer le rouge, lumière verte et bleue dans une seule puce LED. Les LED RVB actuelles sont fabriquées en combinant deux types de matériaux :les LED à lumière rouge sont constituées de phosphure d'indium et de gallium (InGaP), tandis que les LED bleues et vertes comprennent des semi-conducteurs au nitrure d'indium et de gallium (InGaN). L'intégration de deux systèmes matériels est difficile. "La création d'écrans RVB nécessite le transfert de masse du bleu séparé, LED verte et rouge ensemble, ", explique Zhe Zhuang, chercheur à la KAUST. Une solution plus simple serait de créer des LED de différentes couleurs sur une seule puce semi-conductrice.
L'équipe a développé une structure de LED rouges InGaN où la puissance de sortie est plus stable que celle des LED rouges InGaP. Crédit : Zhe Zhuang
Étant donné que les semi-conducteurs InGaP sont incapables d'émettre de la lumière bleue ou verte, la seule solution pour fabriquer des micro-LED RGB monolithiques est d'utiliser InGaN. Ce matériau a le potentiel de décaler son émission du bleu au vert, jaune et rouge en introduisant plus d'indium dans le mélange. Et les LED rouges InGaN devraient avoir de meilleures performances que les LED InGaP actuelles.
Zhuang, Daisuke Iida, Kazuhiro Ohkawa et leurs collègues ont réussi à cultiver de l'InGaN riche en indium de haute qualité pour fabriquer des LED rouges à l'aide des installations de nanofabrication du KAUST Core Labs.
L'équipe a également développé d'excellents contacts électriques transparents à l'aide d'un film mince d'oxyde d'indium-étain (ITO)1, ce qui permet à un courant de passer à travers leurs LED orange et rouge à base d'InGaN. "Nous avons optimisé la fabrication du film ITO pour obtenir une faible résistance électrique et une transmittance élevée." L'équipe a démontré que ces caractéristiques amélioraient considérablement les performances des LED rouges InGaN.
Ils ont également soigneusement étudié les LED rouges InGaN de différentes tailles et à différentes températures. Les changements de température affectent la puissance lumineuse de sortie et provoquent des impressions de couleurs différentes, ce qui les rend cruciales pour les performances pratiques de l'appareil.
"Un inconvénient critique des LED rouges InGaP est qu'elles ne sont pas stables lorsqu'elles sont utilisées à des températures élevées, " explique Zhuang. " Par conséquent, nous avons créé des LED rouges InGaN de différentes conceptions pour réaliser des sources de lumière rouge InGaN très stables à haute température. » Ils ont développé une structure de LED rouge InGaN où la puissance de sortie est plus stable que celle des LED rouges InGaP2. son changement de couleur d'émission à haute température était inférieur à la moitié de celui de ceux réalisés avec InGaP.
