Monolitic white light emitting diodes
Diodes électroluminescentes blanches monolithiques
Résumé
The aim of this work was to study and fabricate monolithic white light emitting diodes (LEDs) grown by molecular beam epitaxy (MBE) using NH3 as nitrogen source. The method proposed at the lab consist in inserting in the active zone of the LED some (Ga,In)N/GaN quantum wells emitting in the blue and yellow range. Even if the In content of the InxGa1-xN alloy is limited at 20-25%, the presence of an internal electric field permits to obtain wave lengths in all the visible spectrum. Unfortunately, this electric field decreases the oscillator strength of the quantum well for well width of more than 2 nm. The radiative efficiency of quantum wells emitting in the yellow is thus low compared to a quantum well emitting in the blue. Therefore, the yellow emission is a problem and we have had to try to counterbalance the electric field effects in order to increase the quantum efficiency of thick wells. In an other way, the power of MBE LEDs is lower than the EPVOM ones. One of the differences between the two growth techniques is the growth of p-type GaN. Different parameters have been tested in order to determine the right growth conditions to obtain good optoelectronic quality of p-type GaN layer. To finish, these different refinings will be checked by elaborating LEDs and in particular white monolithic LEDs with large spectra.
Ce travail concerne la croissance par épitaxie sous jets moléculaires avec NH3 comme source d'azote de diodes électroluminescentes (DELs) blanches monolithiques. La méthode proposée au laboratoire consiste à insérer dans la zone active de la DEL des puits quantiques (Ga,In)N émettant dans le bleu et le jaune. Bien que la concentration en In de l'alliage InxGa1-xN soit limitée à 20-25%, la présence d'un champ électrique interne dans les hétérostructures nitrures permet d'obtenir des longueurs d'onde balayant tout le spectre visible. Malheureusement, ce champ électrique diminue aussi la force d'oscillateur de puits quantiques de largeur de plus de 2nm. Ainsi, l'efficacité radiative de puits quantiques émettant dans le jaune est faible comparé à un puits quantique émettant dans le bleu. L'émission dans le jaune pose donc problème et il nous a fallu tenté de contrebalancer les effets du champ électrique afin d'accroître le rendement quantique des puits larges. D'autre part, la puissance des DELs EJM est faible par rapport à celles épitaxiées en EPVOM. Une des grandes différences entre ces deux techniques est la croissance du GaN de type p. Différents paramètres ont été testés afin de déterminer les conditions de croissance adéquates à l'épitaxie du GaN de type p de bonne qualité optoélectronique. Finalement, ces différents affinages ont été vérifiés par l'élaboration de DELs et en particulier d'une DEL blanche monolithique à large spectre.
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