Etude des caractéristiques électro-optiques de micro-LED GaN pour application aux micro-écrans haute-luminance
Auteur / Autrice : | François Olivier |
Direction : | François Templier |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Nano electronique et nano technologies |
Date : | Soutenance le 15/03/2018 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Observatoire des micro et nanotechnologies (Grenoble) |
Jury : | Président / Présidente : Catherine Bru-Chevallier |
Examinateurs / Examinatrices : Roland Madar, Ludovic Dupré, Anis Daami | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Raphaël Clerc, Maria Tchernycheva |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Le domaine des écrans est en pleine mutation. De nouvelles technologies d’écrans (principalement LCD et OLED) ont remplacé l’écran à tube cathodique du XXème siècle et ouvrent la voie vers de nouvelles fonctionnalités (écran 3D, flexible, transparent). Depuis quelques années, un genre particulier d’écran fait l’objet de nombreuses recherches, notamment pour adresser de nouveaux marchés tels que la réalité augmentée : les micro-écrans. Pour cela, les contraintes technologiques sont fortes. L’écran doit être miniature (quelques millimètres de diagonale) tout en permettant une qualité d’image semblable aux écrans traditionnels. Il doit aussi être compact, économe en énergie et très lumineux. Une nouvelle technologie d’écran est à l’étude depuis quelques années et doit permettre d’atteindre ses spécifications. Il s’agit des micro-écrans LED, constitués d’un réseau de LED micrométriques, dans lequel chaque diode constitue un pixel de l’image. L’objectif de cette thèse est d’étudier les spécificités des matrices de LED en nitrure de gallium (GaN) en vue de leur utilisation dans des micro-écrans.Les recherches menées au cours de cette thèse portent sur trois axes d’étude. Le premier concerne l’optimisation du rendement à travers l’étude du procédé de matriçage d’une épitaxie LED. L’amélioration de la métallisation P et de l’intégrité électrique du P-GaN a permis d’augmenter le rendement d’un facteur 10 sur les micro-LED. Le deuxième axe de travail concerne l’étude des effets de taille. La réduction de la taille des LED entraine une forte baisse du rendement maximum. Les études menées ont permis l’attribuer principalement à des recombinaisons non-radiatives sur les bords de pixel. Le troisième axe de recherche porte sur l’étude des micro-LED en tant que réseau bidimensionnel permettant la formation d’images. Les principales sources d’inhomogénéité et de dispersion ont été étudiées. Des solutions ont été proposées pour éliminer le cross-talk optique et améliorer l’extraction lumineuse, principal frein au rendement de nos micro-LED. Enfin, des micro-écrans LED fonctionnels, bleus et verts, à l’état de l’art mondial ont été obtenus et caractérisés au cours de cette thèse