Etude des mécanismes physiques liés aux flancs limitant les performances des µ-LEDs GaN

Au sein du Département Optique et Photonique du CEA-LETI, le Laboratoire des Composants Emissifs conçoit et réalise des micro-écrans à base de micro-LEDs GaN. Une des problématiques majeures des µ-LEDs à base de GaN/InGaN est la baisse d’efficacité liée à la réduction de leurs dimensions. Dans la littérature, cette dégradation des performances est généralement attribuée aux recombinaisons non radiatives SRH (Shockley-Read-Hall) sur les flancs du pixel dues à des défauts générés sur les flancs lors de la gravure. Nous avons observé dans le laboratoire que l’effet de champ sur les bords du pixel pouvait également avoir un impact majeur sur les performances de la µ-LED. Trois phénomènes pourraient alors intervenir. Les pièges sur les flancs du pixel peuvent conduire à des recombinaisons non radiatives et/ou selon leur niveau d’ionisation à la présence de charges et donc à un effet de champ. Il peut également s’agir de charges fixes ou mobiles présentes sur les flancs du pixel ou dans le diélectrique de passivation. Une corrélation entre l’injection des porteurs (contacts ohmiques/Schottky) dans la LED et l’impact des défauts/charges des flancs sur les performances a également été observée.

La thèse proposée ici aura ainsi pour objectif d’étudier, au travers de simulations TCAD couplées à des caractérisations électro-optiques (électroluminescence en température/fréquence, C-V-C-f) sur différents motifs de test (LEDs de différentes dimensions, capacités, TLM…) l’impact de ces différents phénomènes sur les caractéristiques des µ-LEDs (courant, puissance optique, efficacité, spectre) et de déterminer le phénomène dominant dans la baisse de leur l’efficacité.

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