Thèse soutenue

Contribution à l'optimisation du rendement d'électroluminescence des LED de puissance : décorrélation des différentes composantes du rendement

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Auteur / Autrice : Dinh Chuong Nguyen
Direction : Mathieu Leroux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des matériaux
Date : Soutenance le 15/05/2017
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
Jury : Président / Présidente : Julien Pernot
Examinateurs / Examinatrices : Lionel Hirsch, Philippe Gilet, Nicolas Grandjean, David Vaufrey
Rapporteurs / Rapporteuses : Joël Leymarie, Georges Brémond

Mots clés

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Résumé

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Ce travail de thèse, réalisé au sein du CEA-LETI, consiste en la décorrélation des différents mécanismes ayant lieu dans une LED à base de GaN par voie de simulation numérique et de caractérisation expérimentale. Dans les chapitres 1 et 2, les théories des différents mécanismes présents dans une diode/LED sont décrites. Dans le chapitre 3, la simulation numérique d’une structure LED VTF ("vertical thin film" en langue anglaise) détermine les mécanismes prédominants dans les différentes gammes de tension. Une étude paramétrique s’ensuit afin d’évaluer les interactions entre les mécanismes.Dans le chapitre 4, les simulations sont effectuées en ajoutant un modèle de dépendance des mobilités des porteurs au champ électrique. En présence de ce modèle, les caractéristiques électro-optiques simulées tendent vers les caractéristiques réelles à haute tension.Les résultats des mesures de vitesse des porteurs dans le GaN-p sont également reportés dans le chapitre 4. En utilisant un motif d’échantillon spécifique et la méthode de mesure quatre points, les résultats suggèrent une tendance à saturer de la vitesse des porteurs, ou une tendance à décroître de la mobilité, à fort champ électrique. Ces résultats renforcent l’hypothèse de simulation utilisée dans le chapitre 4.Les simulations présentées dans les chapitres 3 et 4 permettent de proposer un schéma équivalent d’une LED en décorrélant les différents mécanismes et en ne gardant que les mécanismes dominants. Ce schéma équivalent permettrait, par exemple, à identifier les différents régimes dans une caractéristique électrique d’une LED réelle afin de procéder des améliorations du fonctionnement de la LED.Le chapitre 5 présente une étude par électroluminescence pulsée, une méthode de caractérisation fréquentielle, sur des LED commerciales. L’étude des temps de montée et de descente des signaux électro-optiques, ainsi que l’étude de durée de vie différentielle des porteurs de charge dans une LED, fourniraient des informations supplémentaires concernant l’injection des porteurs dans la LED.