FR3089065A1 - Diode électroluminescente et procédé de fabrication d’une diode électroluminescente - Google Patents
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Abstract
Diode électroluminescente et procédé de fabrication d’une diode électroluminescente L’invention a pour objet une diode électroluminescente 100 comprenant une première région 1 par exemple de type P formée dans une première couche 10 et formant, selon une direction normale à un plan basal, un empilement avec une deuxième région 2 comprenant au moins un puit quantique formée dans une deuxième couche 20, et comprenant une troisième région 3 par exemple de type N s’étendant selon la direction normale au plan, en bordure et au contact des première et deuxième régions 1, 2, au travers des première et deuxième couches 10, 20. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une diode électroluminescente 100 dans lequel la troisième région 3 est formée par implantation dans et au travers des première et deuxième couches 10, 20. Figure pour l’abrégé : Fig. 9B
Description
Description
Titre de l'invention : Diode électroluminescente et procédé de fabrication d’une diode électroluminescente
Domaine technique [0001] L’invention concerne le domaine de l’optoélectronique. Elle trouve au moins une application particulièrement avantageuse dans le domaine des diodes électroluminescentes LED (acronyme anglais de « Light Emitting Diode »). Elle trouvera pour application avantageuse mais non limitative la réalisation d’écrans d’affichage à base de LED.
Technique antérieure [0002] Un écran d’affichage comprend généralement une pluralité de pixels émettant indépendamment les uns des autres.
[0003] Dans le cas où ces pixels comprennent leur propre source de lumière, ils peuvent être qualifiés de pixels auto-émissifs ou photo-émissifs.
[0004] Un écran d’affichage comprenant de tels pixels auto-émissifs ne nécessite pas de système de rétroéclairage, contrairement aux écrans de type LCD (acronyme anglais de « Liquid Crystal Display »).
[0005] Les pixels auto-émissifs peuvent être formés à base de LED, par exemple des LED organiques ou OLED (acronyme anglais de « Organic Light Emitting Diode »), ou des LED solides à base de matériaux inorganiques.
[0006] Une LED comprend typiquement une région présentant une conductivité électrique de type P et une région présentant une conductivité électrique de type N, formant entre elles une jonction PN. En polarisant la LED, un électron de la région de type N peut se recombiner avec un trou de la région de type P. Cette recombinaison de porteurs (électrons, trous) est dite radiative dans le cas où elle est accompagnée de l’émission d’un photon.
[0007] Les LED solides peuvent en outre comprendre une région de puits quantiques. Ces puits quantiques sont configurés pour confiner spatialement la recombinaison de porteurs et optimiser l’émission de photons.
[0008] Les LED solides ont notamment l’avantage de présenter une luminosité plus forte que les OLED. Elles présentent en outre une durée de vie supérieure à celle des OLED.
[0009] Un enjeu lié à la fabrication d’écran d’affichage comprenant des pixels auto-émissifs à base de LED solides est de réduire la taille de chaque pixel et l’espacement entre pixels, afin de diminuer les coûts et d’augmenter la résolution d’écran.
[0010] De telles LED solides sont parfois dénommées micro-LED ou pLED.
[0011] Le document US 2015/0380459 Al divulgue un système et un procédé de fabrication de pLED présentant une structure en mésa.
[0012] Une telle structure en mésa est généralement nécessaire pour réaliser des contacts électriques sur les régions de type N et de type P respectivement.
[0013] Un inconvénient de ces pLED est que leur taux de recombinaisons radiatives, et conséquemment leur rendement quantique externe, s’effondre lorsque leur taille diminue.
[0014] La figure 1 montre par exemple le rendement quantique externe maximum (maximum EQE, acronyme anglais de « External Quantum Efficiency ») de pLED selon l’art antérieur en fonction de leur taille. Ce rendement diminue drastiquement pour des tailles de pLED inférieures à 50 pm.
[0015] Une autre solution divulguée par le document « Mesa-Eree III-V Nitride LightEmitting Diodes with Elat Surface, David S. Meyaard et al., ECS Solid State Letters, 3 (4) Q17-Q19 (2014) » consiste à conserver une surface plane pour la réalisation des contacts sur les pLED, afin de réduire le coût de fabrication de ces pLED.
[0016] Un inconvénient de cette solution est l’apparition de couplages optiques réciproques entre LED adjacentes lorsque l’espacement entre LED est réduit.
[0017] Un autre inconvénient de cette solution est que les électrons issus de la région de type N ne sont pas parfaitement confinés au niveau des puits quantiques. La recombinaison de porteurs au niveau des puits quantiques n’est donc pas optimale.
[0018] Un objet de la présente invention est de pallier au moins en partie certains des inconvénients mentionnés ci-dessus.
[0019] Selon un aspect particulier, un objet de la présente invention est de proposer une diode électroluminescente présentant une efficacité améliorée.
[0020] Selon un autre aspect, un objet de la présente invention est de proposer un système optoélectronique comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes présentant une efficacité améliorée et/ou évitant l’apparition de couplages optiques réciproques.
[0021] Selon un aspect séparable, un objet de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d’une diode électroluminescente présentant une efficacité améliorée.
[0022] Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
Résumé de l’invention [0023] Pour atteindre cet objectif, un premier aspect de l’invention concerne une diode électroluminescente configurée pour émettre un flux lumineux de longueur d’onde [Math.RÉSUMÉ DE L'INVENTION] (z = 1 ... 3) , comprenant une première région présentant l’une parmi une conductivité électrique de type P et une conductivité électrique de type N, formée dans une première couche s’étendant dans un plan basal, une deuxième région formée dans une deuxième couche, ladite deuxième région formant un empilement avec la première région selon une direction normale au plan basal, dite direction longitudinale, et comprenant au moins un puit quantique s’étendant parallèlement audit plan basal, et une troisième région présentant l’autre parmi une conductivité électrique de type P et une conductivité électrique de type N.
[0024] Avantageusement mais non limitativement, la troisième région s’étend selon la direction longitudinale en bordure et au contact des première et deuxième régions au travers des première et deuxième couches.
[0025] Cette disposition permet de former une jonction PN latéralement.
[0026] Cette jonction PN latérale génère une zone de charge d’espace (ZCE) se développant latéralement de part et d’autre de la jonction. La ZCE repousse une partie des porteurs vers une région centrale de la LED.
[0027] Cette disposition permet donc avantageusement de favoriser les recombinaisons de porteurs dans la région centrale de la LED, et de diminuer ou d’éviter les recombinaisons de porteurs en bordure de la LED.
[0028] Les recombinaisons de porteurs dans la région centrale de la LED sont essentiellement radiatives tandis que les recombinaisons de porteurs en bordure de la LED peuvent être non radiatives. En particulier, des recombinaisons non radiatives de type Shockley-Read-Hall (SRH) peuvent se produire en présence de défauts structuraux. De tels défauts sont généralement plus nombreux en bordure de LED que dans la région centrale de la LED.
[0029] La jonction PN latérale selon l’invention permet donc avantageusement de passiver la bordure de la LED.
[0030] Le taux de recombinaisons radiatives est ainsi optimisé. La LED présente une efficacité améliorée.
[0031] En fonction du dopage de la troisième région, cette troisième région peut avoir différentes fonctions.
[0032] Pour de faibles concentrations de dopants, la largeur de la ZCE augmente et cette troisième région peut simplement servir de barrière d’isolation, par exemple vis-à-vis de LED adjacentes.
[0033] La troisième région peut ainsi délimiter des LED adjacentes. Elle forme dès lors le contour d’un pixel.
[0034] Pour de fortes concentrations de dopants, par exemple pour une concentration de dopants supérieure ou égale à 1 x 1018 cm 3, la largeur de la ZCE diminue et cette troisième région peut permettre d’injecter latéralement des porteurs.
[0035] Dans ce cas, il n’y a pas de zone d’isolation latérale en bordure des première et deuxième régions. Les couches sous-jacentes à la deuxième région ne participent pas au fonctionnement électrique de la LED. La compacité de la LED est ainsi améliorée.
[0036] Il n’y a pas d’injection de porteurs depuis ces couches sous-jacentes. L’injection de porteurs se fait directement depuis la troisième région traversant la première couche. L’injection de porteurs est optimisée. L’injection de porteurs peut être particulièrement efficace pour des tailles de LED inférieures à deux fois le libre parcours moyen des porteurs.
[0037] Pour améliorer l’efficacité de la LED à partir d’une solution telle que celle enseignée par le document « Mesa-Eree III-V Nitride Light-Emitting Diodes with Elat Surface, David S. Meyaard et al., ECS Solid State Letters, 3 (4) Q17-Q19 (2014) » mentionné ci-dessus, l’homme du métier, serait, au mieux, incité à ajouter une couche de blocage d’électrons EBL (acronyme anglais de « Electron Blocking Layer »). Une telle couche est en effet généralement utilisée pour réguler spatialement l’injection de porteurs selon la direction longitudinale de sorte à ce que les recombinaisons de ces porteurs se fassent majoritairement au niveau des puits quantiques.
[0038] Les figures 2A-2C et 3A-3C montrent des résultats de simulation pour une LED selon l’invention, respectivement avec et sans EBL (figures 2A et 3A).
[0039] Il apparaît que la présence d’une EBL nuit à l’efficacité globale WPE (acronyme anglais de « Wall Plug Efficiency ») de la LED selon l’invention (figures 2B et 3B), et ce d’autant plus pour les plus petites tailles de LED (figures 2C et 3C). Une description détaillée de ces figures 2A-2C et 3A-3C est proposée par la suite.
[0040] La solution enseignée par le document mentionné ci-dessus conduirait au mieux l’homme du métier à réaliser une LED avec EBL dont l’efficacité est très significativement dégradée. Cet enseignement éloigne de l'invention.
[0041] Au contraire, selon l’invention, l’injection des porteurs est régulée spatialement par le développement latéral de la ZCE autour de la jonction PN entre les première et troisième régions de la LED.
[0042] Selon un mode de réalisation préféré, la LED présente une structure en mésa comprenant les première et deuxième régions et orientée selon la direction longitudinale. La troisième région forme dès lors un bord de cette structure en mésa.
[0043] La structure en mésa de la LED permet d’éviter ou de limiter l’apparition de couplages optiques réciproques lorsque plusieurs LED sont agencées les unes à côté des autres. En particulier, un contraste d’indice de réfraction apparaît entre l’intérieur du mésa et l’extérieur du mésa et ce contraste permet de confiner les photons dans le mésa, évitant ainsi le couplage de modes optiques entre LED adjacentes.
[0044] La passivation du bord du mésa par formation de la troisième région longitudinalement permet en outre d’éviter les recombinaisons non radiatives sur les bords de mésa. Cela permet d’augmenter le taux de recombinaisons radiatives relativement au taux de recombinaisons non radiatives. La LED à structure en mésa selon l’invention présente donc une efficacité améliorée.
[0045] Un deuxième aspect de l’invention concerne un système optoélectronique comprenant une pluralité de LED selon le premier aspect de l’invention, les LED de ladite pluralité étant juxtaposées entre elles dans le plan basal au niveau de leurs troisièmes régions respectives. Les LED sont de préférence portées par un même plan basal et positionnées les unes à côté des autres.
[0046] Ce système permet avantageusement de former une matrice de LED présentant une efficacité améliorée.
[0047] Selon un mode de réalisation préféré, ce système permet avantageusement de former une matrice de LED à structure en mésa, isolées électriquement et optiquement les unes des autres.
[0048] Les LED à structure en mésa de ce système présentent dès lors une efficacité améliorée. La taille des LED peut être réduite. Par ailleurs, ces LEDs à structure en mésa évitent l’apparition de couplages optiques réciproques. Ces LED peuvent donc avantageusement présenter entre elles un espacement réduit.
[0049] Le système de LED selon l’invention pourra avantageusement équiper un écran d’affichage.
[0050] Un aspect séparable de l’invention concerne un procédé de fabrication d’au moins une diode électroluminescente (LED) configurée pour émettre un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Le système de LED selon l’invention pourra avantageusement équiper un écran d’affichage.] λ, (z = 1 ... 3) [0051] Ce procédé de fabrication comprend au moins les étapes suivantes :
[0052] Former un empilement selon une direction, dite direction longitudinale, comprenant :
[0053] une couche tampon de GaN déposée sur un premier substrat s’étendant dans un plan basal normal à la direction longitudinale, [0054] une couche de GaN dopée N déposée sur la première couche tampon, [0055] une couche à puits quantiques non intentionnellement dopée comprenant au moins un puit quantique à base d’InGaN s’étendant parallèlement au plan basal, [0056] une couche de GaN dopée P déposée sur la couche à puits quantiques, [0057] Définir par lithographie sur une face exposée de la couche de GaN dopée P au moins un motif comprenant une région centrale et une bordure entourant cette région centrale, [0058] Implanter du silicium au niveau de chaque bordure depuis la face exposée sur une profondeur supérieure ou égale à la somme des épaisseurs de la couche de GaN dopée
P et de la couche à puits quantiques, de sorte à délimiter dans chaque région centrale une première région de type P au niveau de la couche de GaN dopée P et une deuxième région au niveau de la couche à puits quantiques, et de sorte à former une troisième région de type N au niveau du matériau implanté, [0059] Déposer un premier contact métallique sur la première région et un deuxième contact métallique sur la troisième région au niveau de la face exposée, de sorte à former au moins une diode configurée pour émettre un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Implanter du silicium au niveau de chaque bordure depuis la face exposée sur une profondeur supérieure ou égale à la somme des épaisseurs de la couche de GaN dopée P et de la couche à puits quantiques, de sorte à délimiter dans chaque région centrale une première région de type P au niveau de la couche de GaN dopée P et une deuxième région au niveau de la couche à puits quantiques, et de sorte à former une troisième région de type N au niveau du matériau implanté,]
Λj — Λ | [0060] L’implantation ionique de silicium dans la couche de GaN dopée P permet avantageusement d’inverser le dopage de type P de sorte à former la troisième région de type N dans ladite couche.
[0061] Selon un mode de réalisation avantageux, ce procédé de fabrication peut en outre comprendre les étapes suivantes :
[0062] Lors de la formation de la couche de GaN dopée N, former une couche d’arrêt à base d’AIN au sein de ladite couche de GaN dopée N, cette couche d’arrêt étant destinée à stopper précisément une gravure de l’empilement formé, [0063] Avant implantation, graver des tranchées en périphérie de chaque bordure depuis la face exposée de la couche de GaN dopée P, au moins jusqu’à la couche à puits quantiques, de préférence au moins jusqu’à la couche de GaN dopée N, et de préférence au moins jusqu’à une première interface entre la couche d’arrêt et la couche de GaN dopée N, [0064] Après gravure, déposer les premier et deuxième contacts métalliques, [0065] Reporter l’au moins une diode formée sur un deuxième substrat comprenant une électronique de pilotage de type CMOS, la face portant les premier et deuxième contacts métalliques étant en regard de l’électronique de pilotage, [0066] Retirer le premier substrat, [0067] Graver la couche tampon de GaN et au moins en partie la couche de GaN dopée N, de préférence jusqu’à la première interface entre la couche d’arrêt et la couche de GaN dopée N, de sorte à former une cavité résonante pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Retirer le premier substrat,]
A z λ i , ladite cavité résonante présentant une hauteur [Math.Retirer le premier substrat,]
G [0068] [0069] selon la direction longitudinale telle que : [Math.01] ei - ^i2n n e ff, 1
Où [Math.,] est un nombre entier, [Math.,]
Ai est la longueur d’onde d’émission et [Math.,] est un premier indice effectif de réfraction,
De façon optionnelle, former sur un troisième substrat au moins un convertisseur [Math.Où est un nombre entier, est la longueur d’onde d’émission et est un premier indice effectif de réfraction,]
Cj (j = 2 ... 3) de longueur d’onde configuré pour produire au moins un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, est la longueur d’onde d’émission et est un premier indice effectif de réfraction,] λί = λ. ¢/ = 2... 3) à partir d’un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, est la longueur d’onde d’émission et est un premier indice effectif de réfraction,]
A y = A x , l’au moins un convertisseur [Math.Où est un nombre entier, est la longueur d’onde d’émission et est un premier indice effectif de réfraction,]
Cj (7=2...3) se présentant sous forme d’une cavité de conversion résonante présentant une hauteur [Math.Où est un nombre entier, est la longueur d’onde d’émission et est un premier indice effectif de réfraction,]
e.j (J =2...3) selon la direction longitudinale telle que :
[Math.02] [0070] [0071] [0072] [0073]
Où [Math.,]
Mj est un nombre entier, [Math.,]
T est la longueur d’onde de conversion et [Math.,] n J est un j-ième indice effectif de réfraction,
De façon optionnelle, reporter le troisième substrat portant l’au moins un convertisseur [Math.Où est un nombre entier, est la longueur d’onde de conversion et est un j-ième indice effectif de réfraction,] (J =2...3) en regard de l’au moins une diode électroluminescente à cavité résonante, et aligner l’au moins un convertisseur et l’au moins une diode selon un axe longitudinal commun,
De façon optionnelle, solidariser le troisième substrat et l’au moins une diode de sorte à former un écran comprenant au moins un pixel de couleur.
Le procédé selon cet aspect de l’invention prévoit de retirer la couche tampon et au moins en partie la couche de GaN dopée N. La couche tampon présente en effet des défauts structuraux préjudiciables à l’efficacité de la LED. La couche de GaN dopée N est généralement formée par croissance épitaxiale sur la couche tampon et présente également certains défauts structuraux résiduels. Il est donc avantageux de pouvoir les retirer. Cela permet également de réduire l’épaisseur totale de l’empilement. Une telle réduction d’épaisseur est avantageusement compatible avec la réalisation de LED [0074] [0075] [0076] [0077] [0078] [0079] [0080] [0081] [0082] [0083] [0084] [0085] monomodes ou présentant un faible nombre de modes optiques.
Le procédé selon l’invention permet ainsi d’éliminer ces défauts qui sont des sources de recombinaisons non radiatives.
Le procédé selon l’invention permet également de s’affranchir d’une étape de formation d’une couche de blocage d’électrons EBL (acronyme anglais de « Electron Blocking Layer »). Chaque LED fabriquée par le procédé selon l’invention est de préférence configurée pour injecter latéralement les électrons. Dès lors, une EBL devient inutile. Une EBL serait en outre préjudiciable à l’efficacité de la LED fabriquée par le procédé selon l’invention, comme explicité plus haut en référence aux figures 2A-2C et 3A-3C.
Le procédé selon l’invention est donc plus simple qu’un procédé de fabrication de LED avec EBL, et permet de fabriquer des LED plus efficaces. Il permet en outre de régler plus précisément la hauteur de l’empilement formé, et sur une gamme plus large de hauteurs.
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
[fig.l]
La LIGURE 1 montre des résultats de mesure de l’efficacité d’une LED en fonction de sa taille d’après le document « Society for Information Display, International Symposium, Book 1, Session 25-4: Investigation and Improvement of ΙΟμιη Pixel-pitch GaN-based Micro-LED Arrays with Very High Brightness, E. Olivier et al. (2017)» ;
[fig.2A]
La LIGURE 2A est une modélisation en coupe d’une LED selon un mode de réalisation de la présente invention, à laquelle a été ajoutée une EBL ;
Les LIGURES 2B et 2C montrent des résultats issus de la modélisation d’une LED selon un mode de réalisation de la présente invention, à laquelle a été ajoutée une EBL, pour des largeurs de LED de 5pm et Ipm respectivement ;
[fig.2B] [fig.2C] [fig.3A]
La LIGURE 3A est une modélisation en coupe d’une LED selon un mode de réalisation de la présente invention, sans EBL ;
Les LIGURES 3B et 3C montrent des résultats issus de la modélisation d’une LED selon un mode de réalisation de la présente invention, sans EBL, pour des largeurs de LED de 5pm et I pm respectivement ;
[fig.3B] [0086] [fig.3C] [0087] Les LIGURES 4A, 5A, 6A illustrent des étapes de réalisation d’un système de LED selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
[0088] [fig.4A] [0089] [fig.5A] [0090] [fig.6A] [0091] Les FIGURES 4B, 5B, 6B illustrent des étapes de réalisation d’un système de LED selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ;
[0092] [fig.4B] [0093] [fig.5B] [0094] [fig.6B] [0095] Les FIGURES 7A et 8A illustrent des étapes de report et d’amincissement d’un procédé de fabrication de LED selon un mode de réalisation de la présente invention ;
[0096] [fig.7A] [0097] [fig. 8 A] [0098] Les FIGURES 7B et 8B illustrent des étapes de report et d’amincissement d’un procédé de fabrication de LED selon un autre mode de réalisation de la présente invention ;
[0099] [fig.7B] [0100] [fig.8B] [0101] Les FIGURES 9A, 9B et 9C illustrent des systèmes de LED avec convertisseurs selon différents modes de réalisation de la présente invention ;
[0102] [fig.9A] [0103] [fig.9B] [0104] [fig.9C] [0105] Les FIGURES 10 et 11 illustrent la fabrication d’un écran d’affichage à partir d’un système de LED selon un mode de réalisation de la présente invention.
[0106] [fig. 10] [0107] [fig. 11] [0108] Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les épaisseurs et dimensions des différentes couches et régions des LED illustrées ne sont pas représentatives de la réalité.
Description des modes de réalisation [0109] Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, il est rappelé que l’invention selon son premier aspect comprend notamment les caracté ristiques optionnelles ci-après pouvant être utilisées en association ou alternativement : [0110] La diode électroluminescente présente une structure en mésa.
[0111] La troisième région forme un bord de la structure en mésa.
[0112] Cette disposition permet de confiner les recombinaisons de porteurs à l’intérieur du mésa et permet de réduire voire d’éviter les recombinaisons de porteurs se produisant en périphérie et qui sont majoritairement non radiatives. En particulier, les recombinaisons en périphérie de type Shockley-Read-Hall qui sont non radiatives sont significativement limitées.
[0113] Le bord de la structure en mésa présente une surface libre sensiblement normale au plan basal.
[0114] La surface libre peut dès lors être exposée à l’air, ce qui permet d’augmenter un contraste d’indice de réfraction entre l’intérieur du mésa et l’extérieur du mésa.
[0115] La première région présente une conductivité électrique de type P, et la troisième région présente une conductivité électrique de type N.
[0116] La troisième région présente une concentration de dopants supérieure ou égale à 1 x 1018 cm 3.
[0117] La mobilité des électrons étant supérieure à celle des trous, les électrons sont injectés latéralement depuis le bord vers le centre de la diode. La recombinaison de porteurs au niveau de l’au moins un puit quantique est ainsi optimisée. Une telle injection latérale des porteurs permet également de s’affranchir d’une couche de blocage des électrons EBL (acronyme anglais de « Electron Blocking Layer »).
[0118] La troisième région présente une hauteur sensiblement égale à l’épaisseur de la première couche.
[0119] La troisième région présente une hauteur sensiblement égale à la somme des épaisseurs des première et deuxième couches.
[0120] L’empilement forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.La troisième région présente une hauteur sensiblement égale à la somme des épaisseurs des première et deuxième couches.]
Λ. j = λ | [0121] La cavité résonante présente une hauteur [Math.L’empilement forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour un flux lumineux de longueur d’onde .] G selon la direction longitudinale telle que :
[Math.03] 1= Μ ^1
Où [0122] [0123] [Math.]
Μγ est un nombre entier, [Math.]
Αχ est la longueur d’onde d’émission et [Math.] n 1 est un premier indice effectif de réfraction.
La cavité résonante permet d’améliorer la directivité de la diode selon la direction longitudinale. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, est la longueur d’onde d’émission et est un premier indice effectif de réfraction.]
Αχ peut ainsi être amélioré.
L’au moins un puit quantique est situé à une hauteur [Math.La cavité résonante permet d’améliorer la directivité de la diode selon la direction longitudinale. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde peut ainsi être amélioré.] lo p
β] selon la direction longitudinale par rapport à une extrémité de la cavité résonante située à l’opposé de la première région telle que :
[Math.04] β i — 2Μγ + 1 |_4n \ rneff, 1
Où [Math.] est un nombre entier différent de [Math.] ou égal à [0124] [0125] [Math.]
ΜΣ
Les recombinaisons radiatives à l’origine de l’émission spontanée du flux lumineux de la diode se font majoritairement au niveau de l’au moins un puit quantique. Ce positionnement de l’au moins un puit quantique correspond à un ventre d’un mode de résonance optique de la cavité. Dès lors, la résonance est optimisée pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier différent de ou égal à .] λ χ . La directivité de la diode selon la direction longitudinale peut être maximisée. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier différent de ou égal à .] λι peut être maximisé.
La diode électroluminescente comprend en outre un convertisseur [Math.Les recombinaisons radiatives à l’origine de l’émission spontanée du flux lumineux de la diode se font majoritairement au niveau de l’au moins un puit quantique. Ce positionnement de l’au moins un puit quantique correspond à un ventre d’un mode de résonance optique de la cavité. Dès lors, la résonance est optimisée pour un flux lumineux de longueur d’onde . La directivité de la diode selon la direction longitudinale peut être maximisée. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde peut être maximisé.]
de longueur d’onde disposé selon un axe longitudinal de la diode et configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Les recombinaisons radiatives à l’origine de l’émission spontanée du flux lumineux de la diode se font majoritairement au niveau de l’au moins un puit quantique. Ce positionnement de l’au moins un puit quantique correspond à un ventre d’un mode de résonance optique de la cavité. Dès lors, la résonance est optimisée pour un flux lumineux de longueur d’onde . La directivité de la diode selon la direction longitudinale peut être maximisée. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde peut être maximisé.] = (j = 2...3) à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde [Math.Les recombinaisons radiatives à l’origine de l’émission spontanée du flux lumineux de la diode se font majoritairement au niveau de l’au moins un puit quantique. Ce positionnement de l’au moins un puit quantique correspond à un ventre d’un mode de résonance optique de la cavité. Dès lors, la résonance est optimisée pour un flux lumineux de longueur d’onde . La directivité de la diode selon la direction longitudinale peut être maximisée. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde peut être maximisé.] λ / = λ χ [0126] Un tel convertisseur permet notamment de former des diodes émettant un flux lumineux dans le rouge ou dans le vert, à partir d’une émission spontanée d’un flux lumineux dans le bleu. Une telle diode peut former un sous-pixel d’un pixel unitaire.
[0127] La LED selon l’invention est configurée pour produire un flux lumineux sortant de longueur d’onde [Math.Un tel convertisseur permet notamment de former des diodes émettant un flux lumineux dans le rouge ou dans le vert, à partir d’une émission spontanée d’un flux lumineux dans le bleu. Une telle diode peut former un sous-pixel d’un pixel unitaire.] [0128] Selon un mode de réalisation de la LED sans convertisseur, ce flux lumineux sortant présente une longueur d’onde [Math.La LED selon l’invention est configurée pour produire un flux lumineux sortant de longueur d’onde.] λ f = Λ χ . Le flux lumineux de longueur d’onde [Math.La LED selon l’invention est configurée pour produire un flux lumineux sortant de longueur d’onde.]
Αχ peut être considéré comme un flux lumineux de base.
[0129] Selon un mode de réalisation de la LED avec convertisseur, le flux lumineux sortant présente une longueur d’onde [Math.Selon un mode de réalisation de la LED sans convertisseur, ce flux lumineux sortant présente une longueur d’onde . Le flux lumineux de longueur d’onde peut être considéré comme un flux lumineux de base.] λ;· = λ. (j = 2...3) différente de la longueur d’onde [Math.Selon un mode de réalisation de la LED sans convertisseur, ce flux lumineux sortant présente une longueur d’onde . Le flux lumineux de longueur d’onde peut être considéré comme un flux lumineux de base.]
Âi du flux lumineux de base.
[0130] L’empilement comprend le convertisseur [Math.Selon un mode de réalisation de la LED avec convertisseur, le flux lumineux sortant présente une longueur d’onde différente de la longueur d’onde du flux lumineux de base.] c, (J = 2 ... 3) de longueur d’onde et forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour le flux lumineux de longueur d’onde [Math.Selon un mode de réalisation de la LED avec convertisseur, le flux lumineux sortant présente une longueur d’onde différente de la longueur d’onde du flux lumineux de base.] λι et pour le flux lumineux de longueur d’onde [Math.Selon un mode de réalisation de la LED avec convertisseur, le flux lumineux sortant présente une longueur d’onde différente de la longueur d’onde du flux lumineux de base.]
L (J = 2 ... 3) [0131] Le convertisseur [Math.L’empilement comprend le convertisseur de longueur d’onde et forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour le flux lumineux de longueur d’onde et pour le flux lumineux de longueur d’onde .]
L 0=2...3) est ainsi couplé avec la source du flux lumineux de longueur d’onde [Math.L’empilement comprend le convertisseur de longueur d’onde et forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour le flux lumineux de longueur d’onde et pour le flux lumineux de longueur d’onde .] λ x au sein de la même cavité. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde [Math.L’empilement comprend le convertisseur de longueur d’onde et forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour le flux lumineux de longueur d’onde et pour le flux lumineux de longueur d’onde .]
Âi et [Math.L’empilement comprend le convertisseur de longueur d’onde et forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour le flux lumineux de longueur d’onde et pour le flux lumineux de longueur d’onde .] j P -2...3) peut ainsi être amélioré. L’intégration de ce convertisseur dans la diode est ainsi améliorée. L’intégration d’une telle diode dans un système optoélectronique peut ainsi être simplifiée.
[0132] La cavité formée par l’empilement comprenant le convertisseur [Math.Le convertisseur est ainsi couplé avec la source du flux lumineux de longueur d’onde au sein de la même cavité. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde et peut ainsi être amélioré. L’intégration de ce convertisseur dans la diode est ainsi améliorée. L’intégration d’une telle diode dans un système optoélectronique peut ainsi être simplifiée.] c;- (J = 2 ... 3) présente une hauteur [Math.Le convertisseur est ainsi couplé avec la source du flux lumineux de longueur d’onde au sein de la même cavité. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde et peut ainsi être amélioré. L’intégration de ce convertisseur dans la diode est ainsi améliorée. L’intégration d’une telle diode dans un système optoélectronique peut ainsi être simplifiée.] e
selon la direction longitudinale telle que :
[Math.05] effj
Où [Math.] [Math.]
M,.
sont des nombres entiers avec [Math.] différent de [Math.] ou égal à [Math.] ·>
[Math.] λχ et [Math.]
P' = 2-3) sont respectivement les longueurs d’onde d’émission et de conversion, et [Math.] neffl ·>
[Math.] sont respectivement un premier et un j-ième indice effectif de réfraction.
[0133] Une telle cavité permet avantageusement d’obtenir une résonnance pour chacune des deux longueurs d’onde d’émission et de conversion, éventuellement pour des modes de résonnance optique différents.
[0134] La directivité et le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Une telle cavité permet avantageusement d’obtenir une résonnance pour chacune des deux longueurs d’onde d’émission et de conversion, éventuellement pour des modes de résonnance optique différents.] λι et [Math.Une telle cavité permet avantageusement d’obtenir une résonnance pour chacune des deux longueurs d’onde d’émission et de conversion, éventuellement pour des modes de résonnance optique différents.]
S (J = 2 ... 3) sont ainsi améliorés.
[0135] Le convertisseur [Math.La directivité et le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde et sont ainsi améliorés.]
Cj (7=2...3) de longueur d’onde présente un centre situé à une hauteur [Math.La directivité et le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde et sont ainsi améliorés.] efp (J = 2 ... 3) selon la direction longitudinale par rapport à une extrémité supérieure de la cavité résonante telle que :
[Math.06] '°p = 2M. + 1 kj-i— 1 \ J
Où [0136] [Math.] est un nombre entier, [Math.]
L la longueur d’onde de conversion et [Math.] est un j-ième indice effectif de réfraction.
Le convertisseur [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde de conversion et est un j-ième indice effectif de réfraction.]
Cj (J = 2...3) est ainsi positionné au niveau d’un ventre d’un mode de résonance de la cavité. Dès lors, la résonance est optimisée pour des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde de conversion et est un j-ième indice effectif de réfraction.]
λ. (7 = 2...3) . La directivité de la diode selon la direction longitudinale peut être maximisée. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde de conversion et est un j-ième indice effectif de réfraction.]
Λ . (J = 2...3) peut être maximisé.
[0137] Le convertisseur [Math.Le convertisseur est ainsi positionné au niveau d’un ventre d’un mode de résonance de la cavité. Dès lors, la résonance est optimisée pour des flux lumineux de longueur d’onde . La directivité de la diode selon la direction longitudinale peut être maximisée. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde peut être maximisé.] c, (J = 2 ... 3) de longueur d’onde comprend une cavité de conversion résonante.
[0138] Le convertisseur comprend ainsi sa propre cavité résonante, dite cavité de conversion résonante, résonant indépendamment de la source du flux lumineux de longueur d’onde [Math.Le convertisseur de longueur d’onde comprend une cavité de conversion résonante.] λχ . Une telle cavité peut ainsi être spécifiquement dimensionnée pour des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Le convertisseur de longueur d’onde comprend une cavité de conversion résonante.] (j = 2...3) issus du convertisseur [Math.Le convertisseur de longueur d’onde comprend une cavité de conversion résonante.]
S P =2 -3) . Une telle cavité peut dès lors être plus efficace pour améliorer la directivité et le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Le convertisseur de longueur d’onde comprend une cavité de conversion résonante.] λj (j = 2 ... 3) qu’un couplage du convertisseur et de la source au sein d’une même cavité.
La cavité de conversion résonante présente une hauteur [Math.Le convertisseur comprend ainsi sa propre cavité résonante, dite cavité de conversion résonante, résonant indépendamment de la source du flux lumineux de longueur d’onde . Une telle cavité peut ainsi être spécifiquement dimensionnée pour des flux lumineux de longueur d’onde issus du convertisseur . Une telle cavité peut dès lors être plus efficace pour améliorer la directivité et le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde qu’un couplage du convertisseur et de la source au sein d’une même cavité.] (J = 2...3) selon la direction longitudinale telle que :
[Math.07]
Où [Math.]
Af/ est un nombre entier, [Math.] xJ la longueur d’onde de conversion et [Math.] n e ff, J est un j-ième indice effectif de réfraction.
[0139] La cavité de conversion résonante est bordée au moins en partie par des miroirs de Bragg s’étendant parallèlement au plan basal et configurés pour être au moins partiellement réfléchissants pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde de conversion et est un j-ième indice effectif de réfraction.] λ. = λ . (j = 2...3) et transparents pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde de conversion et est un j-ième indice effectif de réfraction.]
Λ,· = [0140] Les miroirs de Bragg permettent d’améliorer la qualité de la cavité de conversion résonante.
[0141] Le convertisseur [Math.Les miroirs de Bragg permettent d’améliorer la qualité de la cavité de conversion résonante.]
Cj (7=2...3) de longueur d’onde comprend des boites quantiques.
[0142] Le convertisseur [Math.Le convertisseur de longueur d’onde comprend des boites quantiques.]
L (7=2-3) de longueur d’onde comprend des puits quantiques bidimensionnels.
[0143] Le convertisseur [Math.Le convertisseur de longueur d’onde comprend des puits quantiques bidimensionnels.]
S (7 = 2 - 3) de longueur d’onde est découplé de la cavité résonante de la diode.
[0144] La diode électroluminescente comprend en outre un premier contact métallique formé sur la première région et un deuxième contact métallique formé sur la troisième région.
[0145] Les premier et deuxième contacts sont portés sur une même face de la diode.
[0146] L’accès aux contacts est ainsi simplifié. L’intégration de la diode peut être améliorée.
[0147] L’invention selon son deuxième aspect comprend notamment les caractéristiques optionnelles ci-après pouvant être utilisées en association ou alternativement :
[0148] Le système comprend en outre une électronique de pilotage des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts et de deuxièmes contacts formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes.
[0149] Le système comprend en outre une pluralité de convertisseurs [Math.Le système comprend en outre une électronique de pilotage des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts et de deuxièmes contacts formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes.]
L (7=2...3) de longueur d’onde configurés pour produire des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Le système comprend en outre une électronique de pilotage des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts et de deuxièmes contacts formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes.] λι = λ . ¢/ = 2...3) à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde [Math.Le système comprend en outre une électronique de pilotage des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts et de deuxièmes contacts formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes.] λ j = λ ] , chacun des convertisseurs de ladite pluralité de convertisseurs étant associé à une diode de la pluralité de diodes, de sorte à former des pixels de couleur.
[0150] Ce système permet de former un écran comprenant des pixels rouges, verts et bleus par exemple.
[0151] L’invention selon son troisième aspect comprend notamment les caractéristiques optionnelles ci-après pouvant être utilisées en association ou alternativement :
[0152] L’implantation du silicium au niveau de la bordure est configurée pour former une ou des troisièmes régions de type N avec une concentration de dopants supérieure ou égale à 1 x 1018 cm3.
[0153] L’au moins un convertisseur [Math.L’implantation du silicium au niveau de la bordure est configurée pour former une ou des troisièmes régions de type N avec une concentration de dopants supérieure ou égale à 1 x 1018 cm-3.] c,. (J =2...3) est formé par lithographie à partir d’une résine photosensible comprenant des boites quantiques.
[0154] Un pixel d'une image correspond à l'élément unitaire de l'image affichée par un écran d'affichage. Pour la formation d’une image couleur, chaque pixel de couleur comprend généralement au moins trois composants d'émission et/ou de conversion d’un flux lumineux, également appelés sous-pixels.
[0155] Dans la suite, ces sous-pixels émettent chacun un flux lumineux sensiblement dans une seule couleur (par exemple, le rouge, le vert et le bleu). La couleur d’un pixel perçue par un observateur vient de la superposition des différents flux lumineux émis par les sous-pixels.
[0156] Typiquement, une LED ou pLED permet d’émettre le flux lumineux associé à un sous-pixel. Dans la présente demande, on entend par taille de LED sa dimension d’extension principale dans le plan basal. La taille d’un sous-pixel est dès lors directement corrélée à la taille de LED.
[0157] Sauf mention explicite, il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, la disposition relative d’une troisième couche intercalée entre une première couche et une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les couches sont directement au contact les unes des autres, mais signifie que la troisième couche est soit directement au contact des première et deuxième couches, soit séparée de celles-ci par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.
[0158] Les étapes de formation des différentes régions s’entendent au sens large : elles peuvent être réalisées en plusieurs sous-étapes qui ne sont pas forcément strictement successives.
[0159] Dans la présente invention des types de dopage sont indiqués. Ces dopages sont des exemples non limitatifs. L’invention couvre tous les modes de réalisation dans lesquels les dopages sont inversés. Ainsi, si un exemple de réalisation mentionne pour une première région un dopage P et pour une troisième région un dopage N, la présente description décrit alors, implicitement au moins, l’exemple inverse dans lequel la première région présente un dopage N et la troisième région un dopage P.
[0160] Un dopage noté P englobe tous les dopages par porteurs de charges positives quelle que soit la concentration de dopants. Ainsi, un dopage P peut s’entendre d’un dopage P, P+ ou P++. De même, un dopage noté N englobe tous les dopages par porteurs de charges négatives quelle que soit la concentration de dopants. Ainsi, un dopage N peut s’entendre d’un dopage N, N+ ou N++.
[0161] Les gammes de concentration de dopants associées à ces différents dopages sont les suivantes :
[0162] dopage P++ ou N++ : supérieur à 1 x 1020cm3 [0163] dopage P+ ou N+ : 1 x 1018 cm3 à 9 x 1019 cm3 [0164] dopage P ou N : 1 x 1017 cm3 à 1 x 1018 cm3 [0165] dopage intrinsèque : 1 x 1015 cm3 à 1 x 1017 cm3 [0166] Dans la suite, les abréviations suivantes relatives à un matériau M sont éventuellement utilisées :
[0167] M-i réfère au matériau M intrinsèque ou non intentionnellement dopé, selon la terminologie habituellement utilisée dans le domaine de la microélectronique pour le suffixe -i.
[0168] M-n réfère au matériau M dopé N, N+ ou N++, selon la terminologie habituellement utilisée dans le domaine de la microélectronique pour le suffixe -n.
[0169] M-p réfère au matériau M dopé P, P+ ou P++, selon la terminologie habituellement utilisée dans le domaine de la microélectronique pour le suffixe -p.
[0170] On entend par « matrice » un tableau sous forme de lignes et de colonnes. Par exemple, une matrice peut comprendre une pluralité de lignes et une pluralité de colonnes, ou une seule ligne et une pluralité de colonnes, ou encore une pluralité de lignes et une seule colonne.
[0171] Dans la présente demande de brevet, les termes « diode électroluminescente », « LED » ou simplement « diode » sont employés en synonymes.
[0172] On entend par un substrat, une couche, un dispositif, « à base » d’un matériau M, un substrat, une couche, un dispositif comprenant ce matériau M uniquement ou ce matériau M et éventuellement d’autres matériaux, par exemple des éléments d’alliage, des impuretés ou des éléments dopants. Ainsi, une LED à base de nitrure de gallium (GaN) peut par exemple comprendre du nitrure de gallium (GaN ou GaN-i) ou du nitrure de gallium dopé (GaN-p, GaN-η) ou encore du nitrure de gallium-indium (InGaN) ou du nitrure de gallium-aluminium (AlGaN).
[0173] Dans la présente demande de brevet, la profondeur, la hauteur et l’épaisseur sont prises selon la direction longitudinale, et la largeur est prise dans le plan basal. On parlera préférentiellement d’épaisseur pour une couche, de hauteur pour un dispositif, et de profondeur pour une gravure ou une implantation par exemple.
[0174] On entend par « latérale », « latéralement », selon les cas :
[0175] une orientation des régions, des bords ou des interfaces selon la direction longitudinale, [0176] une injection principalement dirigée selon une direction du plan basal, [0177] une disposition des différentes régions ou éléments en périphérie de la LED.
[0178] Un flux lumineux de longueur d’onde [Math.une disposition des différentes régions ou éléments en périphérie de la LED.] λ; (z = 1 ... 3) s’entend d’un flux lumineux dont le spectre comprend principalement la longueur d’onde [Math.une disposition des différentes régions ou éléments en périphérie de la LED.]
. Ce flux lumineux n’est pas nécessairement monochromatique.
[0179] Dans la suite, un indice effectif de réfraction est défini pour un matériau, éventuellement pour un matériau moyen ou modèle, et pour un mode de résonance optique dans ce matériau. L’indice effectif de réfraction est égal au rapport de la célérité [Math.Un flux lumineux de longueur d’onde s’entend d’un flux lumineux dont le spectre comprend principalement la longueur d’onde . Ce flux lumineux n’est pas nécessairement monochromatique.] c (vitesse de la lumière dans le vide) sur la vitesse de propagation de la lumière dans le matériau et selon le mode de résonance optique considéré. Cet indice effectif correspond à l’indice effectif de réfraction du matériau pour une propagation effective de la lumière selon la direction longitudinale.
[0180] [Math.Dans la suite, un indice effectif de réfraction est défini pour un matériau, éventuellement pour un matériau moyen ou modèle, et pour un mode de résonance optique dans ce matériau. L’indice effectif de réfraction est égal au rapport de la célérité (vitesse de la lumière dans le vide) sur la vitesse de propagation de la lumière dans le matériau et selon le mode de résonance optique considéré. Cet indice effectif correspond à l’indice effectif de réfraction du matériau pour une propagation effective de la lumière selon la direction longitudinale.] est un premier indice effectif de réfraction, relatif à un premier mode de résonance optique pour une propagation d’un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Dans la suite, un indice effectif de réfraction est défini pour un matériau, éventuellement pour un matériau moyen ou modèle, et pour un mode de résonance optique dans ce matériau. L’indice effectif de réfraction est égal au rapport de la célérité (vitesse de la lumière dans le vide) sur la vitesse de propagation de la lumière dans le matériau et selon le mode de résonance optique considéré. Cet indice effectif correspond à l’indice effectif de réfraction du matériau pour une propagation effective de la lumière selon la direction longitudinale.] λχ dans le matériau considéré.
[0181] [Math.est un premier indice effectif de réfraction, relatif à un premier mode de résonance optique pour une propagation d’un flux lumineux de longueur d’onde dans le matériau considéré.] est un j-ième indice effectif de réfraction, relatif à un j-ième mode de résonance optique pour une propagation d’un flux lumineux de longueur d’onde [Math.est un premier indice effectif de réfraction, relatif à un premier mode de résonance optique pour une propagation d’un flux lumineux de longueur d’onde dans le matériau considéré.]
L dans le matériau considéré.
[0182] Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient « à 10% près » ou, lorsqu'il s'agit d'une orientation angulaire, « à 10° près ». Ainsi, une direction sensiblement normale à un plan signifie une direction présentant un angle de 90+10° par rapport au plan.
[0183] Pour déterminer la géométrie de la LED et les compositions entre les différentes régions dopées et non dopées ou intrinsèques, on peut procéder à des analyses de Microscopie Electronique à Balayage (MEB) ou de Microscopie Electronique en
Transmission (MET ou TEM pour 1’acronyme anglais de « Transmission Electron Microscopy »).
[0184] Le positionnement relatif des différentes régions et contacts métalliques de la LED peut être obtenu à partir d’une coupe transverse.
[0185] Par ailleurs, une implantation d’éléments dans une région, et en particulier une implantation à différentes énergies sur toute une hauteur de la région produit des artefacts caractéristiques pour l’homme du métier (définition de l’interface entre la région implantée et la région adjacente, guérison des défauts d’implantation). Ces artefacts caractéristiques peuvent également être simulés par des méthodes de type Monte Carlo et/ou des méthodes d’éléments finis (EEM pour l’acronyme anglais Einite Elements Method).
[0186] Les compositions chimiques des différentes régions peuvent être déterminées à l’aide des méthodes suivantes bien connues telles que :
[0187] EDX ou X-EDS acronyme de « energy dispersive x-ray spectroscopy » qui signifie « analyse dispersive en énergie de photons X ».
[0188] Cette méthode est bien adaptée pour analyser la composition de dispositifs de petites tailles telles que des pLED. Elle peut être mise en œuvre sur des coupes métallurgiques au sein d’un Microscope Electronique à Balayage (MEB) ou sur des lames minces au sein d’un Microscope Electronique en Transmission (MET).
[0189] SIMS, acronyme de « Secondary Ion Mass Spectroscopy » qui signifie « Spectroscopic de Masse à Ionisation Secondaire ».
[0190] ToE-SIMS, acronyme de « Time of Elight Secondary Ion Mass Spectroscopy » qui signifie « Spectroscopic de Masse à Ionisation Secondaire à temps de vol ».
[0191] Ces méthodes permettent d’accéder à la composition élémentaire des différentes régions.
[0192] Un premier mode de réalisation d’au moins une LED selon l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 4A, 5A et 6A. La LED 100 ou la pluralité de LED 100a, 100b obtenue par ce premier mode de réalisation est à base de GaN et présente une structure sans mésa à injection latérale.
[0193] La LED 100 peut être avantageusement fabriquée à partir d’un empilement planaire de couches 10, 20, 30, 40 sur un substrat 50. Chaque couche 10, 20, 30, 40 de l’empilement s’étend dans un plan basal et l’empilement est formé selon une direction longitudinale de préférence normale au plan basal (figure 4A).
[0194] Classiquement, une couche tampon 40 de GaN-η est de préférence épitaxiée sur un substrat 50 saphir A12O3. Cette couche tampon 40 peut présenter une épaisseur comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, typiquement Ipm.
[0195] Cette couche tampon 40 est configurée pour limiter la propagation de défauts structuraux générés par hétéroépitaxie, par exemple des dislocations de désaccord de maille, au travers de rempilement.
[0196] Le substrat peut être alternativement un substrat silicium ou un substrat en carbure de silicium par exemple.
[0197] Une couche 30 de GaN-η peut ensuite être épitaxiée sur la couche tampon 40. Cette couche 30 de GaN-η peut présenter une épaisseur comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, typiquement 500 nm.
[0198] Cette couche 30 de GaN-η présente un taux de dislocations plus faible que celui de la couche tampon 40, de préférence inférieur à 1010 cm2, et de préférence inférieur ou égal à 108 cm2.
[0199] Une couche à puits quantiques 20 non intentionnellement dopée comprenant au moins un puit quantique à base d’InGaN peut ensuite être épitaxiée sur la couche 30 de GaN-η. Les puits quantiques s’étendent de préférence parallèlement au plan basal.
[0200] Ces puits quantiques peuvent typiquement présenter une épaisseur de quelques nanomètres, par exemple comprise entre 1 nm et 5 nm. Ils peuvent être séparés les uns des autres par des couches de GaN intercalées présentant des épaisseurs de quelques nanomètres, par exemple comprises entre 3 nm et 15 nm.
[0201] La couche à puits quantiques 20 peut comprendre entre un et cinquante puits quantiques. Elle peut présenter une épaisseur comprise entre 10 nm et 500 nm, de préférence entre 10 nm et 200 nm afin de réduire l’épaisseur totale de l’empilement.
[0202] Une couche 10 de GaN-p peut ensuite être épitaxiée sur la couche à puits quantiques 20. Cette couche 10 de GaN-p peut présenter une épaisseur comprise entre 20 nm et 200 nm.
[0203] Les porteurs majoritaires dans la couche 10 de GaN-p sont des trous. Cette couche 10 peut présenter une concentration de dopants comprise entre 1017 cm3 et 1019 cm3.
[0204] La mobilité des trous étant inférieure à celle des électrons, les recombinaisons radiatives de paires électrons-trous ont lieu principalement au niveau du ou des premiers puits quantiques jouxtant cette couche 10 de GaN-p.
[0205] Différentes techniques d’épitaxie peuvent être mises en œuvre de manière à former cet empilement selon la direction longitudinale. Par exemple et de manière non limitative, les techniques de dépôt chimique en phase vapeur CVD (acronyme de « Chemical Vapor Deposition »), d’épitaxie en phase vapeur à précurseurs organométalliques MOVPE (acronyme de « MetalOrganic Vapour Phase Epitaxy »), d’épitaxie en phase vapeur à précurseurs gazeux chlorés HVPE (acronyme de « Hydride Vapour Phase Epitaxy »), de dépôt de couches minces atomiques ALD (acronyme de « Atomic Layer Deposition »), d’épitaxie par jets moléculaires MBE (acronyme de « Molecular Beam Epitaxy »). L’empilement est de préférence formé au sein d’un même bâti d’épitaxie.
[0206] Un ou des motifs peuvent ensuite être définis par lithographie. Chaque motif est destiné à la formation d’une LED 100. Chaque motif en projection dans le plan basal peut être de forme carrée, rectangulaire ou circulaire par exemple. Les motifs en projection forment de préférence une matrice à partir de laquelle peut être formée une matrice de LED 100M.
[0207] Ils peuvent présenter une largeur, c’est-à-dire une dimension d’extension principale dans le plan basal, comprise entre 300 nm et 500 pm, de préférence entre 300 nm et 50 pm. Une dimension de l’ordre de 500 pm peut être utilisée pour la réalisation de panneaux ou d’écrans de signalisation numérique par exemple. Une dimension inférieure à 50 pm ou inférieure à 30 pm permet de réaliser des écrans à base de pLED.
[0208] Chaque motif comprend de préférence une région centrale entourée par une bordure.
[0209] La région centrale est masquée à l’issue de la lithographie, sur une face initialement exposée de la couche 10 de GaN-p, de façon à protéger l’empilement sous-jacent au niveau de cette région centrale.
[0210] Cette région centrale, destinée à former une zone émissive, peut présenter une largeur comprise entre 300 nm et 10 pm.
[0211] La région centrale comprend de préférence la première région 1 de la LED, formée dans la couche 10 de GaN-p, et la deuxième région 2 de la LED, formée dans la couche à puits quantiques 20.
[0212] La bordure reste de préférence exposée à l’issue de la lithographie, de sorte à pouvoir implanter depuis la face exposée des espèces ou des atomes, de préférence de type donneur, sur toute une hauteur de l’empilement sous-jacent.
[0213] Cette bordure peut présenter une largeur comprise entre 50 nm et 10 pm, de préférence entre 200 nm et 2 pm.
[0214] Une implantation ionique peut être effectuée dans et/ou au travers de la couche 10 de GaN-p et de la couche à puits quantiques 20 pour délimiter d’une part les première et deuxième régions 1, 2 de la LED 100, et pour former d’autre part la troisième région 3 de la LED 100 (figure 5A).
[0215] Cette implantation ionique est de préférence configurée pour implanter du silicium sur une profondeur totale comprise entre 10 nm et 10 pm, de préférence entre 30 nm et 500 nm, à des concentrations comprises entre 1017 cm3 et 1019 cm3.
[0216] Cette implantation permet avantageusement d’inverser la conductivité de la couche 10 au niveau de la troisième région 3. Une jonction PN est ainsi créée entre les deuxième et troisième régions 2, 3 de la LED 100.
[0217] En particulier, le GaN-p de la couche 10 peut devenir un GaN-η dans la troisième région 3 après implantation du silicium.
[0218] Différentes énergies d’implantation peuvent permettre d’implanter du silicium à différentes profondeurs sous la face exposée selon la direction longitudinale, de sorte à obtenir une distribution relativement uniforme sur toute une profondeur d’implantation.
[0219] De façon connue, un profil de profondeur d’implantation en fonction de l’énergie peut être estimé à partir de calculs de type MonteCarlo. Il est dès lors possible d’ajuster la variation d’énergie en fonction de la profondeur d’implantation souhaitée.
[0220] Cette profondeur d’implantation correspond sensiblement à la hauteur de la troisième région 3.
[0221] Par exemple, une implantation de silicium réalisée sur un implanteur VlISta 3000XP de Applied Material, avec une énergie variant progressivement entre 10 keV et 500 keV peut former une troisième région 3 de type N sur une hauteur de l’ordre de 350 nm.
[0222] Les doses d’implantation peuvent être comprises entre 1013 cm2 et 1016 cm2.
[0223] A l’issue de cette implantation ionique, les première, deuxième et troisième régions
1, 2, 3 de la LED 100 sont formées.
[0224] Optionnellement, un recuit d’activation et/ou de guérison peut être effectué. Le recuit d’activation permet par exemple de donner le caractère donneur aux atomes de silicium implantés. Le recuit de guérison permet notamment de réduire les défauts structuraux liés à l’implantation. Ces recuits d’activation et/ou de guérison sont typiquement réalisés à des températures comprises entre 800°C et 1000°C, et pour des durées comprises entre 15 min et 2h. En particulier, ces températures et durées de recuit peuvent être ajustées de façon à ne pas dégrader les puits quantiques de la couche à puits quantiques 20. De tels recuits sont parfaitement connus de l’homme du métier.
[0225] Selon un mode de réalisation illustré à la figure 6A, des premiers contacts métalliques lia, 11b, dénommés contacts P, sont déposés sur les premières régions la, 1b de type P et des deuxièmes contacts métalliques 12, dénommés contacts N, sont déposés sur les troisièmes régions 3 de type N, au niveau de la face exposée.
[0226] De façon avantageuse, deux diodes 100a, 100b adjacentes partagent ainsi au moins en partie une troisième région 3 et un même contact N 12. Cela permet de limiter le nombre de connexions nécessaires pour alimenter les diodes 100a, 100b de la matrice de diodes 100M.
[0227] Les contacts N 12 permettent de préférence d’injecter latéralement des électrons depuis la troisième région 3 vers la première région la, 1b.
[0228] Les contacts P lia, 11b permettent d’injecter des trous dans la première région la, 1b.
[0229] Un trou de la première région 1, la, 1b peut dès lors former dans la zone centrale une paire électron-trou avec un électron provenant de la troisième région 3. Cette paire peut ensuite être annihilée par recombinaison radiative au niveau d’un puit quantique de la deuxième région 2, 2a, 2b, typiquement et principalement au niveau du puit quantique en bordure immédiate de la première région 1,1a, 1b. Un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Les contacts P lia, 11b permettent d’injecter des trous dans la première région la, lb.]
Αχ est alors émis.
[0230] Par exemple, pour des couches 10, 20 à base de GaN et des puits quantiques à base d’InGaN, la longueur d’onde [Math.Un trou de la première région 1, la, 1b peut dès lors former dans la zone centrale une paire électron-trou avec un électron provenant de la troisième région 3. Cette paire peut ensuite être annihilée par recombinaison radiative au niveau d’un puit quantique de la deuxième région 2, 2a, 2b, typiquement et principalement au niveau du puit quantique en bordure immédiate de la première région 1,1a, 1b. Un flux lumineux de longueur d’onde est alors émis.]
Αχ peut être comprise entre 400 nm et 650 nm, de préférence entre 400 nm et 470 nm. [0231] Le flux lumineux est de préférence extrait au niveau d’une face émissive opposée à la face portant les contacts lia, 11b, 12.
[0232] Une telle LED 100 émet de préférence dans le bleu et peut être dénommée LED bleue dans la suite.
[0233] L’injection latérale de porteurs, en particulier des électrons, est particulièrement efficace et permet d’éviter le recours à une couche de blocage d’électrons EBL. Une comparaison de résultats est présentée aux figures 2A-2C et 3A-3C, respectivement entre une LED à injection latérale selon l’invention comprenant en outre une EBL, et une LED à injection latérale selon l’invention sans EBL.
[0234] La figure 2B montre l’efficacité globale WPE en fonction du courant d’anode, correspondant au courant délivré au niveau du contact P de la LED, pour une LED avec EBL de rayon R=5pm. Son efficacité globale maximale ou rendement maximal WPEmax est de 12%.
[0235] Par comparaison, la figure 3B montre l’efficacité globale WPE en fonction du courant d’anode pour une LED sans EBL de rayon R=5pm. Son rendement maximal WPEmax est de 52%. Ce rendement maximal est significativement plus élevé que celui atteint par une LED à injection latérale avec EBL. L’écart relatif de rendement est de 40%.
[0236] La figure 2C montre l’efficacité globale WPE en fonction du courant d’anode pour une LED avec EBL de rayon R=lpm. Son rendement maximal WPEmax est de 5%.
[0237] Par comparaison, la figure 3C montre l’efficacité globale WPE en fonction du courant d’anode pour une LED sans EBL de rayon R=lpm. Son rendement maximal
WPEmax est de 65%. L’écart relatif de rendement est ici de 60%.
[0238] La LED à injection latérale selon l’invention permet donc avantageusement de former une pLED, présentant notamment une dimension d’extension principale dans le plan basal inférieure ou égale à 12 pm.
[0239] D’autres modes de réalisation de LED 100, 100a, 100b selon l’invention sont décrits ci-après. Seules les caractéristiques distinctes du mode de réalisation précédent sont décrites ci-après, les autres caractéristiques non décrites étant réputées identiques à celles du mode de réalisation précédemment décrit.
[0240] Selon un mode de réalisation illustré aux figures 4B, 5B et 6B, la LED 100 présente en outre une structure en mésa.
[0241] Afin d’obtenir cette structure en mésa, une lithographie et une gravure sont de préférence réalisées à l’issue de la formation de l’empilement des couches 10, 20, 30, 40, avant la définition du motif de LED.
[0242] La lithographie permet de définir les zones à graver.
[0243] La gravure peut être configurée pour former des tranchées autour de chaque LED au moins en partie au travers de l’empilement des couches 10, 20, 30 (figure 4B). Ces tranchées bordent de préférence chaque LED, en périphérie de la bordure de chaque motif de LED.
[0244] Selon une possibilité, les tranchées présentent une profondeur supérieure ou égale à la somme des épaisseurs des première et deuxième couches 10, 20.
[0245] Une gravure anisotrope, par exemple une gravure sèche de type RIE (acronyme anglais de « Reactive Ion Etching ») ou plasma à base d’espèces chlorées, permet de réaliser de telles tranchées sensiblement selon la direction longitudinale.
[0246] Deux LED 100a, 100b adjacentes sont de préférence séparées par une même tranchée.
[0247] Les tranchées présentent de préférence une largeur supérieure ou égale à 200 nm. Cela permet de limiter ou d’éviter le couplage optique réciproque entre LED adjacentes.
[0248] La structure en mésa permet de façon connue d’isoler optiquement au moins en partie la zone émissive de la LED et/ou de guider la propagation d’un flux lumineux émis par la zone émissive.
[0249] Le flux lumineux est en effet confiné à l’intérieur du mésa par contraste d’indices de réfraction entre l’intérieur du mésa et la tranchée.
[0250] Après gravure, l’implantation ionique de silicium au niveau de la bordure du motif de LED, le long des bords du mésa, peut être effectuée (figure 5B).
[0251] Cette implantation permet à la fois de former la troisième région 3 de chaque LED, et de passiver les bords libres du mésa.
[0252] La profondeur d’implantation est de préférence sensiblement égale à la profondeur de gravure.
[0253] Des premiers contacts 1 la, 11b peuvent ensuite être déposés sur les premières régions la, 1b des LED 100a, 100b, et des deuxième contacts 12a, 12b peuvent ensuite être déposés sur les troisièmes régions 3a, 3b au niveau de la face exposée.
[0254] La LED 100a comprend ainsi de préférence un deuxième contact 12a séparé d’un autre deuxième contact 12b de la LED 100b adjacente.
[0255] Les LED 100a, 100b sont électriquement indépendantes les unes des autres et peuvent être pilotées indépendamment.
[0256] Des LED 100a, 100b à structure en mésa et à injection latérale sont ainsi réalisées.
[0257] La zone de charge d’espace, s’étendant latéralement depuis la jonction PN entre les première et troisième régions 1, 3, et l’injection des électrons vers la zone centrale permettent avantageusement de confiner les paires électrons-trous dans la zone centrale. Les bords libres du mésa ne perturbent donc pas les mécanismes de recombinaison radiative, contrairement à une LED à structure en mésa classique.
[0258] Les LED 100a, 100b selon ce mode de réalisation présentent donc à la fois un confinement optique et un confinement électronique permettant respectivement de limiter le couplage optique réciproque entre LED et d’optimiser le taux de recombinaisons radiatives des LED.
[0259] Comme illustré aux figures 7A et 8A, la pluralité de LED formée sur le substrat 50 est ensuite reportée sur une électronique de pilotage 60.
[0260] Les premier et deuxième contacts 11,12 des LED sont avantageusement portés sur une même face, la face exposée de la couche 10 de GaN-p, ce qui facilite une connexion avec l’électronique de pilotage 60 (figure 7A).
[0261] Diverses méthodes de report et de connexion bien connues de l'homme du métier et de pratique courante dans l'industrie de la microélectronique peuvent être employées afin de connecter l’électronique de pilotage 60 et la pluralité de LED.
[0262] Le retournement et le report peuvent se faire par exemple par une méthode dénommée « flip chip » (signifiant « retournement de puce »).
[0263] Un premier amincissement depuis la face arrière du substrat 50 peut ensuite être effectué de manière à retirer le substrat 50, de préférence la couche tampon 40 et de préférence au moins en partie la couche de GaN-n 30 (figure 8A).
[0264] Ce premier amincissement peut se faire par un premier rognage mécanique, typiquement à l’aide d’un abrasif à gros grains de façon à retirer rapidement au moins 90% de l’épaisseur souhaitée, suivi d’un polissage mécano-chimique permettant de contrôler précisément un enlèvement de l’épaisseur résiduelle.
[0265] Le premier amincissement permet de rapprocher la face émissive de la zone émissive. Cela permet avantageusement d’améliorer l’extraction du flux lumineux émis par la diode.
[0266] Le premier amincissement permet également de faciliter ou d’améliorer l’intégration de la matrice de diodes 100M au sein d’un écran d’affichage par exemple, en réduisant l’encombrement de cette matrice.
[0267] Selon un mode de réalisation illustré aux figures 7B et 8B, l’épaisseur retirée par amincissement peut être précisément contrôlée par l’intermédiaire d’une couche d’arrêt 31 préalablement intégrée à l’empilement.
[0268] En particulier, une couche d’arrêt 31 à base d’AlGaN ou d’AIN peut être formée au sein de la couche de GaN-n 30 lors de l’épitaxie de cette couche de GaN-n.
[0269] Le positionnement en hauteur de cette couche d’arrêt 31 dans la couche de GaN-n 30, et l’épaisseur de cette couche d’arrêt 31 peuvent être avantageusement précisément contrôlés.
[0270] Avant retournement, la gravure des tranchées est de préférence effectuée de sorte à traverser au moins en partie la couche d’arrêt 31.
[0271] Par exemple, la gravure des tranchées peut être paramétrée de sorte à traverser la couche d’arrêt 31 sur toute son épaisseur, au moins jusqu’à une première interface 311 et de préférence jusqu’à une deuxième interface 312 entre cette couche d’arrêt 31 et la couche 30.
[0272] Après retournement et après le premier amincissement mécanique, un deuxième amincissement par gravure de la couche 30 peut être avantageusement effectué.
[0273] Cette gravure de la couche 30 est de préférence choisie de façon à présenter une bonne sélectivité vis-à-vis de la couche d’arrêt 31.
[0274] En particulier, pour une couche 30 à base de GaN et une couche d’arrêt 31 à base d’AlGaN, une gravure photo-électrochimique peut présenter une sélectivité [Math.Cette gravure de la couche 30 est de préférence choisie de façon à présenter une bonne sélectivité vis-à-vis de la couche d’arrêt 31.] ç
AlGaN I GaN supérieure à 100:1.
[0275] Pour une couche 30 à base de GaN et une couche d’arrêt 31 à base d’AIN, une gravure photo-électrochimique peut également présenter une sélectivité [Math.En particulier, pour une couche 30 à base de GaN et une couche d’arrêt 31 à base d’AlGaN, une gravure photo-électrochimique peut présenter une sélectivité supérieure à 100:1.]
Ç
AIN/GaN supérieure à 100:1.
[0276] On pourra par exemple se reporter au document « Selective Etching of GaN from AlGaN/GaN and AIN/GaN Structures, Journal of Nitride Semiconductor Research, J.A. Grenko, Volume 9 (2004) » pour la mise en œuvre d’une telle gravure.
[0277] [0278] [0279] [0280] [0281] [0282]
Dès lors, l’arrêt de la gravure est facilité. A l’issue de cette gravure, l’amincissement est stoppé sur la première interface 311.
L’empilement présente alors une épaisseur résiduelle [Math.Dès lors, l’arrêt de la gravure est facilité. A l’issue de cette gravure, l’amincissement est stoppé sur la première interface 311.] e
Cette épaisseur résiduelle [Math.L’empilement présente alors une épaisseur résiduelle .] e
correspond à la hauteur [Math.L’empilement présente alors une épaisseur résiduelle .] des LED 100 de la matrice de LED 100M.
L’interface 311 peut dès lors correspondre à la face émissive des diodes.
La hauteur [Math.L’interface 311 peut dès lors correspondre à la face émissive des diodes.] des LED peut avantageusement être précisément contrôlée par le positionnement de la couche d’arrêt 31 au sein de la couche 30.
En particulier, selon un mode de réalisation préféré, la hauteur [Math.La hauteur des LED peut avantageusement être précisément contrôlée par le positionnement de la couche d’arrêt 31 au sein de la couche 30.] des LED peut être choisie de sorte que : [Math.08]
Où [Math.] est un nombre entier, [Math.]
Ai la longueur d’onde d’émission et [Math.] nNf,i est l’indice effectif de réfraction dans les LED. Des LED à cavité résonante, appelées RCLED (acronyme anglais de « Resonant Cavity LED ») peuvent dès lors être formées (figure 8B).
[0283] Ces RCLED émettent un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde d’émission et est l’indice effectif de réfraction dans les LED. Des LED à cavité résonante, appelées RCLED (acronyme anglais de « Resonant Cavity LED ») peuvent dès lors être formées (figure 8B).] Αχ principalement selon la direction longitudinale.
[0284] On choisira de préférence [Math.Ces RCLED émettent un flux lumineux de longueur d’onde principalement selon la direction longitudinale.]
Μχ = 1 afin de former des RCLED monomode. Cette configuration permet avantageusement d’éviter une propagation du flux lumineux en bordure de la RCLED selon d’autres modes de résonance de la cavité.
[0285] Dans la suite, les LED bleues peuvent comprendre les RCLED.
[0286] Afin de former des LED émettant à d’autres longueurs d’onde, par exemple dans le vert à une longueur d’onde [Math.Dans la suite, les LED bleues peuvent comprendre les RCLED.] λ 2 et dans le rouge à une longueur d’onde [Math.Dans la suite, les LED bleues peuvent comprendre les RCLED.] λ3 , des convertisseurs [Math.Dans la suite, les LED bleues peuvent comprendre les RCLED.]
Cj (7=2...3) de longueur d’onde peuvent être adjoints aux LED bleues.
[0287] Typiquement, un convertisseur [Math.Afin de former des LED émettant à d’autres longueurs d’onde, par exemple dans le vert à une longueur d’onde et dans le rouge à une longueur d’onde , des convertisseurs de longueur d’onde peuvent être adjoints aux LED bleues.]
C-2 configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Afin de former des LED émettant à d’autres longueurs d’onde, par exemple dans le vert à une longueur d’onde et dans le rouge à une longueur d’onde , des convertisseurs de longueur d’onde peuvent être adjoints aux LED bleues.] λ 2 à partir du flux lumineux de longueur d’onde [Math.Afin de former des LED émettant à d’autres longueurs d’onde, par exemple dans le vert à une longueur d’onde et dans le rouge à une longueur d’onde , des convertisseurs de longueur d’onde peuvent être adjoints aux LED bleues.]
Xi peut être associé à une LED bleue.
[0288] Un convertisseur [Math.Typiquement, un convertisseur configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde à partir du flux lumineux de longueur d’onde peut être associé à une LED bleue.]
C 3 configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Typiquement, un convertisseur configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde à partir du flux lumineux de longueur d’onde peut être associé à une LED bleue.] h
à partir du flux lumineux de longueur d’onde [Math.Typiquement, un convertisseur configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde à partir du flux lumineux de longueur d’onde peut être associé à une LED bleue.] λι peut être associé à une LED bleue.
[0289] Avantageusement, des pixels de couleur d’un écran d’affichage peuvent ainsi être formés.
[0290] Une LED verte correspond dès lors à un sous-pixel vert d’un pixel de couleur.
[0291] Une LED rouge correspond dès lors à un sous-pixel rouge d’un pixel de couleur.
[0292] Une LED bleue, sans convertisseur, correspond à un sous-pixel bleu d’un pixel de couleur.
[0293] Ces convertisseurs [Math.Une LED bleue, sans convertisseur, correspond à un sous-pixel bleu d’un pixel de couleur.]
L 0 = 2-.3) de longueur d’onde peuvent comprendre des boites quantiques QD (acronyme anglais de « Quantum Dot »).
[0294] Ces boites quantiques QD peuvent être par exemple des nanoparticules ou des nanocristaux de taille et de composition variables. La longueur d’onde [Math.Ces convertisseurs de longueur d’onde peuvent comprendre des boites quantiques QD (acronyme anglais de « Quantum Dot »).] λ . (/ = 2 ... 3)
J V' / réémise par les QD dépend notamment de leur taille et de leur composition.
[0295] Avantageusement, l’utilisation de résines photosensibles chargées en QD peut permettre de former les réseaux des sous-pixels verts et rouges sur la matrice de LED bleues 100M.
[0296] Par exemple, après dépôt d’une première résine photosensible chargée en QD d’un premier type, par exemple des nanoparticules cœur/coquille à base de CdSe/ZnS ou InP/ZnS ou CdSe/CsS/ZnS, et de taille de l’ordre de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres, par exemple comprise entre 2 nm et 100 nm, une première lithographie peut être réalisée pour former le réseau de sous-pixels verts.
[0297] Après dépôt d’une deuxième résine photosensible chargée en QD d’un deuxième type, par exemple des nanoparticules cœur/coquille à base de CdSe/CdS ou InP/CdS et de taille de l’ordre de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres, par exemple comprise entre 2 nm et 100 nm, une deuxième lithographie peut être réalisée pour former le réseau de sous-pixels rouges.
[0298] Les QD du deuxième type peuvent être de même nature que les QD du premier type, et différer simplement par le rapport de taille cœur/coquille.
[0299] Alternativement, des convertisseurs [Math.Les QD du deuxième type peuvent être de même nature que les QD du premier type, et différer simplement par le rapport de taille cœur/coquille.]
Cj (7=2...3) comprenant des puits quantiques QW (acronyme anglais de « Quantum Well ») peuvent être associés aux LED bleues. De tels convertisseurs à puits quantiques peuvent être réalisés par dépôt(s) et/ou épitaxie(s).
[0300] Les paramètres de dépôt, par exemple la vitesse de rotation pour un dépôt de résine par centrifugation, peuvent avantageusement permettre de former des convertisseurs [Math.Altemativement, des convertisseurs comprenant des puits quantiques QW (acronyme anglais de « Quantum Well ») peuvent être associés aux LED bleues. De tels convertisseurs à puits quantiques peuvent être réalisés par dépôt(s) et/ou épitaxie(s).]
Cj (7=2...3) sous forme de couches d’épaisseurs contrôlées.
[0301] Selon un mode de réalisation illustré à la figure 9A, ces convertisseurs [Math.Les paramètres de dépôt, par exemple la vitesse de rotation pour un dépôt de résine par centrifugation, peuvent avantageusement permettre de former des convertisseurs sous forme de couches d’épaisseurs contrôlées.] de longueur d’onde peuvent être déposés directement sur la matrice de LED bleues 100M au contact de la face émissive des LED.
[0302] Alternativement, selon un mode de réalisation illustré à la figure 9B, ces convertisseurs [Math.Selon un mode de réalisation illustré à la figure 9A, ces convertisseurs de longueur d’onde peuvent être déposés directement sur la matrice de LED bleues 100M au contact de la face émissive des LED.] = 2 ... 3) de longueur d’onde peuvent être couplés aux LED bleues, en étant de préférence intégrés au sein d’une cavité optique résonante.
[0303] En particulier, une couche de convertisseur [Math.Altemativement, selon un mode de réalisation illustré à la figure 9B, ces convertisseurs de longueur d’onde peuvent être couplés aux LED bleues, en étant de préférence intégrés au sein d’une cavité optique résonante.]
C9 [Math.Altemativement, selon un mode de réalisation illustré à la figure 9B, ces convertisseurs de longueur d’onde peuvent être couplés aux LED bleues, en étant de préférence intégrés au sein d’une cavité optique résonante.]
C3 peut être intercalée entre deux couches transparentes, par exemple en TiO2 ou en ZrO2, pour former selon la direction longitudinale un empilement 52, 53 directement au contact de la face émissive de la LED bleue.
[0304] L’empilement 52, 53 et la LED bleue présentent une hauteur totale [Math.En particulier, une couche de convertisseur , peut être intercalée entre deux couches transparentes, par exemple en ΊΊ02 ou en ZrO2, pour former selon la direction longitudinale un empilement 52, 53 directement au contact de la face émissive de la LED bleue.] e
[0305] [0306]
Les différentes épaisseurs de couches sont choisies de préférence telles que :
[Math.09] 12π λι e f/'l . λ, j2neffj
Où [Math.] [Math.] MJ sont des nombres entiers avec [Math.]
Mj différent de [Math.] ou égal à [Math.] [0307] [0308] [Math.]
Αχ et [Math.]
λ. (7 = 2...3) sont respectivement les longueurs d’onde d’émission et de conversion, et [Math.] ·>
[Math.] nMfJ sont respectivement un premier et un j-ième indice effectif de réfraction.
Dès lors, l’empilement 52, 53 et la LED bleue forment une cavité optique résonante pour chacune des deux longueurs d’onde d’émission et de conversion, éventuellement pour des modes de résonnance optique différents.
Selon un mode de réalisation préféré, les différentes épaisseurs de couches sont choisies de sorte qu’un plan médian de la couche de convertisseur [Math.Dès lors, l’empilement 52, 53 et la LED bleue forment une cavité optique résonante pour chacune des deux longueurs d’onde d’émission et de conversion, éventuellement pour des modes de résonnance optique différents.] cj (J =2...3) soit positionné à une hauteur [Math.Dès lors, l’empilement 52, 53 et la LED bleue forment une cavité optique résonante pour chacune des deux longueurs d’onde d’émission et de conversion, éventuellement pour des modes de résonnance optique différents.]
par rapport à une extrémité supérieure de la cavité résonante, avec : [Math. 10]
Où [Math.]
M'est un nombre entier.
[0309] Le convertisseur [Math.Où est un nombre entier.]
Cj (/=2...3) est dès lors avantageusement positionné sur un ventre de mode de résonance optique. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier.] j P -2...3) au niveau de l’extrémité supérieure de la cavité résonante est ainsi maximisé.
[0310] La LED bleue sans convertisseur peut également comprendre une couche transparente, par exemple en TiO2 ou en ZrO2, pour former une cavité de hauteur [Math.Le convertisseur est dès lors avantageusement positionné sur un ventre de mode de résonance optique. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde au niveau de l’extrémité supérieure de la cavité résonante est ainsi maximisé.] ei résonante pour la longueur d’onde [Math.Le convertisseur est dès lors avantageusement positionné sur un ventre de mode de résonance optique. Le rendement d’extraction des flux lumineux de longueur d’onde au niveau de l’extrémité supérieure de la cavité résonante est ainsi maximisé.] Âi [0311] L’épaisseur de cette couche transparente est de préférence choisie de sorte que le premier puit quantique de la deuxième région 2 jouxtant la première région 1 soit positionné à une hauteur [Math.La LED bleue sans convertisseur peut également comprendre une couche transparente, par exemple en TiO2 ou en ZrO2, pour former une cavité de hauteur résonante pour la longueur d’onde .] top ei par rapport à une extrémité supérieure de la cavité résonante, telle que :
[Math. 11] .·' · (2Λ/ · I I ,,.Λ [0312] Ce premier puit quantique, au niveau duquel se fait la majorité des recombinaisons radiatives, est dès lors avantageusement positionné sur un ventre de mode de résonance optique. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde [Math.] λ x au niveau de l’extrémité supérieure de la cavité résonante est ainsi maximisé.
[0313] Alternativement, selon un mode de réalisation illustré à la figure 9C, ces convertisseurs [Math.Ce premier puit quantique, au niveau duquel se fait la majorité des recombinaisons radiatives, est dès lors avantageusement positionné sur un ventre de mode de résonance optique. Le rendement d’extraction du flux lumineux de longueur d’onde au niveau de l’extrémité supérieure de la cavité résonante est ainsi maximisé.]
S 0=2...3) de longueur d’onde peuvent être déportés ou découplés des LED bleues.
[0314] Une lame d’air par exemple peut séparer les convertisseurs des LED bleues.
[0315] Les LED bleues sont de préférence des RCLED présentant une hauteur [Math.Une lame d’air par exemple peut séparer les convertisseurs des LED bleues.] 61 afin d’obtenir au niveau de leur face émissive un flux lumineux directif principalement selon la direction longitudinale.
[0316] Les convertisseurs [Math.Les LED bleues sont de préférence des RCLED présentant une hauteur afin d’obtenir au niveau de leur face émissive un flux lumineux directif principalement selon la direction longitudinale.]
S (/=2...3) peuvent avantageusement comprendre une cavité de conversion résonante indépendante de la cavité de résonance des RCLED.
[0317] Par exemple, ces convertisseurs [Math.Les convertisseurs peuvent avantageusement comprendre une cavité de conversion résonante indépendante de la cavité de résonance des RCLED.] c,. (J =2...3) peuvent être des couches d’épaisseurs [Math.Les convertisseurs peuvent avantageusement comprendre une cavité de conversion résonante indépendante de la cavité de résonance des RCLED.] eJ (3=2...3) comprenant des QD, avec :
[Math. 12] [0318] Ces couches de convertisseurs sont ainsi respectivement résonantes pour les longueurs d’onde [Math.] [0319] Une telle configuration comprenant des RCLED séparées des convertisseurs euxmêmes résonnants permet avantageusement de simplifier la réalisation des sous-pixels rouges et verts d’un pixel de couleur d’un écran d’affichage.
[0320] En effet, les convertisseurs [Math.Une telle configuration comprenant des RCLED séparées des convertisseurs eux-mêmes résonnants permet avantageusement de simplifier la réalisation des souspixels rouges et verts d’un pixel de couleur d’un écran d’affichage.]
C 2; C CJ peuvent être formés par lithographies de résines photosensibles chargées en QD et déposées sur un substrat 70 en verre, indépendamment de la réalisation de la matrice de LED bleues 100M, comme illustré à la figure 10.
[0321] De façon préférée mais optionnelle, une couche 71 de miroirs de Bragg distribués DBR (acronyme anglais de « Distributed Bragg Reflectors ») peut être intercalée entre le substrat 70 en verre et les convertisseurs [Math.En effet, les convertisseurs peuvent être formés par lithographies de résines photosensibles chargées en QD et déposées sur un substrat 70 en verre, indépendamment de la réalisation de la matrice de LED bleues 100M, comme illustré à la figure 10.] C2> C3 [0322] Cette couche 71 DBR est de préférence configurée pour présenter une large bande de réflexion comprenant les longueurs d’onde [Math.De façon préférée mais optionnelle, une couche 71 de miroirs de Bragg distribués DBR (acronyme anglais de « Distributed Bragg Reflectors ») peut être intercalée entre le substrat 70 en verre et les convertisseurs .] λ 2 et [Math.De façon préférée mais optionnelle, une couche 71 de miroirs de Bragg distribués DBR (acronyme anglais de « Distributed Bragg Reflectors ») peut être intercalée entre le substrat 70 en verre et les convertisseurs .] h [0323] Elle peut être fabriquée à partir d’une alternance de couches à base de TiO2 et de SiO2. On pourra par exemple se référer au document « Fabrication and characterization of TiO2/SiO2 based Bragg reflectors for light trapping applications, R.S. Dubey, Results in Physics, Volume 7, 2017, Pages 2271-2276 » pour former cette couche 71 DBR.
[0324] Les convertisseurs [Math.Elle peut être fabriquée à partir d’une alternance de couches à base de TiO2 et de SiO2. On pourra par exemple se référer au document « Fabrication and characterization of TiO2/SiO2 based Bragg reflectors for light trapping applications, R.S. Dubey, Results in Physics, Volume 7, 2017, Pages 2271-2276 » pour former cette couche 71 DBR.] c3 formés sur le substrat 70 en verre peuvent dès lors être reportés en regard des LED bleues de la matrice 100M, afin de former les différents sous-pixels bleus, rouges et verts.
[0325] Le substrat 70 portant les convertisseurs [Math.Les convertisseurs formés sur le substrat 70 en verre peuvent dès lors être reportés en regard des LED bleues de la matrice 100M, afin de former les différents sous-pixels bleus, rouges et verts.]
C 2, C 3 ainsi alignés avec les LED bleues peut être solidarisé avec la matrice 100M reliée à l’électronique de pilotage 60, par exemple par l’intermédiaire d’un cordon de colle ou de plots de colle 80.
[0326] Comme illustré à la figure 11, un écran d’affichage comprenant des pixels de couleur comprenant chacun des sous-pixels à base de RCLED à injection latérale peut ainsi être réalisé.
[0327] L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.
[0328] En particulier, des modes de réalisation peuvent être combinés entre eux de sorte à obtenir une LED ou un système optoélectronique.
[0329] Par exemple, une LED ou une RCLED à structure en mésa, à base de GaN, à injection latérale et comprenant un convertisseur déporté peut être formée.
[0330] Une LED ou une RCLED à structure en mésa, à base de GaN, à injection latérale et comprenant un convertisseur intégré peut être formée.
[0331] Une LED ou une RCLED sans mésa, à base de GaN, à injection latérale et comprenant un convertisseur intégré peut être formée.
Claims (1)
- Revendications
[Revendication 1] Diode électroluminescente (100) configurée pour émettre un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Revendications] λζ· (i = 1 ... 3) , comprenant une première région (1) présentant l’une parmi une conductivité électrique de type P et une conductivité électrique de type N, formée dans une première couche (10) s’étendant dans un plan basal, une deuxième région (2) formée dans une deuxième couche (20), ladite deuxième région (2) formant un empilement avec la première région (1) selon une direction normale au plan basal, dite direction longitudinale, et comprenant au moins un puit quantique s’étendant parallèlement audit plan basal, et une troisième région (3) présentant l’autre parmi une conductivité électrique de type P et une conductivité électrique de type N, caractérisée en ce que la troisième région (3) s’étend selon la direction longitudinale en bordure et au contact des première et deuxième régions (1, 2) au travers des première et deuxième couches (10, 20). [Revendication 2] Diode électroluminescente selon la revendication précédente présentant une structure en mésa comprenant les première et deuxième régions (1, 2) et dans laquelle la troisième région forme un bord de ladite structure en mésa, ledit bord présentant une surface libre sensiblement normale au plan basal. [Revendication 3] Diode électroluminescente selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle l’empilement forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Diode électroluminescente selon la revendication précédente présentant une structure en mésa comprenant les première et deuxième régions (1, 2) et dans laquelle la troisième région forme un bord de ladite structure en mésa, ledit bord présentant une surface libre sensiblement normale au plan basal.] λ f = λ χ , ladite cavité présentant une hauteur [Math.Diode électroluminescente selon la revendication précédente présentant une structure en mésa comprenant les première et deuxième régions (1, 2) et dans laquelle la troisième région forme un bord de ladite structure en mésa, ledit bord présentant une surface libre sensiblement normale au plan basal.] 61 selon la direction longitudinale telle que : [Math. 13] ., Ai e f — M12n 1 Où [Math.] Μ, est un nombre entier, [Math.] Ai la longueur d’onde et [Math.] n a-f. 1 est un premier indice effectif de réfraction. [Revendication 4] Diode électroluminescente selon la revendication précédente dans laquelle l’au moins un puit quantique est situé à une hauteur [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde et est un premier indice effectif de réfraction.] top selon la direction longitudinale par rapport à une extrémité de la cavité résonante située à l’opposé de la première région (1), telle que : [Math. 14] top , -i \ ^1 Ci — 2Mj + 1 Où [Math.] est un nombre entier différent de [Math.] Mr ou égal à [Math.] [Revendication 5] Diode électroluminescente selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un convertisseur [Math. Où est un nombre entier différent de ou égal à .] C, (7=2...3) de longueur d’onde disposé selon un axe longitudinal de la diode et configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde [Math. Où est un nombre entier différent de ou égal à .] Af- = A. (j = 2...3) à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde [Math. Où est un nombre entier différent de ou égal à .] A j = λ χ [Revendication 6] Diode électroluminescente selon la revendication précédente dans laquelle l’empilement comprend le convertisseur [Math.Diode électroluminescente selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un convertisseur de longueur d’onde disposé selon un axe longitudinal de la diode et configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde .] Cj (J = 2 ... 3) de longueur d’onde et forme une cavité résonante selon la direction longitudinale pour le flux lumineux de longueur d’onde [Math.Diode électroluminescente selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un convertisseur de longueur d’onde disposé selon un axe longitudinal de la diode et configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde .] λχ et pour le flux lumineux de longueur d’onde [Math.Diode électroluminescente selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un convertisseur de longueur d’onde disposé selon un axe longitudinal de la diode et configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde .] h U = - - '·) , ladite cavité présentant une hauteur [Math.Diode électroluminescente selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un convertisseur de longueur d’onde disposé selon un axe longitudinal de la diode et configuré pour produire un flux lumineux de longueur d’onde à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde .] eselon la direction longitudinale telle que :[Math. 15]Où [Math.]M[ [Math.]m.J sont des nombres entiers avec [Math.] différent de [Math.]Μγ ou égal à [Math.] [Math.] λ] et [Math.]A . (j = 2...3) sont respectivement les longueurs d’onde dites d’émission et de conversion, et [Math.] neffL ·>[Math.] nef'fj sont respectivement un premier et un j-ième indice effectif de réfraction. [Revendication 7] Diode électroluminescente selon la revendication précédente dans laquelle le convertisseur [Math.Où , sont des nombres entiers avec différent de ou égal à , et sont respectivement les longueurs d’onde dites d’émission et de conversion, et, sont respectivement un premier et un j-ième indice effectif de réfraction.] CJ (7=2...3) de longueur d’onde présente un centre situé à une hauteur [Math.Où , sont des nombres entiers avec différent de ou égal à , et sont respectivement les longueurs d’onde dites d’émission et de conversion, et, sont respectivement un premier et un j-ième indice effectif de réfraction.] f (7 = 2 ... 3) selon la direction longitudinale par rapport à une extrémité supérieure de la cavité résonante telle que :[Math. 16] eîop = [2M J \ J rneff'jOù [Math.] est un nombre entier, [Math.]Lla longueur d’onde et[Math.] n eff, J est un j-ième indice effectif de réfraction. [Revendication 8] Diode électroluminescente selon la revendication 5 dans laquelle le convertisseur [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde et est un j-ième indice effectif de réfraction.] CJ (J =2 -3) de longueur d’onde comprend une cavité de conversion résonante. [Revendication 9] Diode électroluminescente selon la revendication précédente dans laquelle la cavité de conversion résonante présente une hauteur [Math.Diode électroluminescente selon la revendication 5 dans laquelle le convertisseur de longueur d’onde comprend une cavité de conversion résonante.] ej (7=2...3) selon la direction longitudinale telle que : [Math. 17] λ. ei = Où [Math.] Mj est un nombre entier, [Math.] la longueur d’onde et [Math.] neffJ est un j-ième indice effectif de réfraction. [Revendication 10] Diode électroluminescente selon l’une quelconque des deux revendications précédentes dans laquelle la cavité de conversion résonante est bordée au moins en partie par des miroirs de Bragg s’étendant parallèlement au plan basal et configurés pour être au moins partiellement réfléchissants pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde et est un j-ième indice effectif de réfraction.] λϊ = λ] (j = 2... 3) et transparents pour un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Où est un nombre entier, la longueur d’onde et est un j-ième indice effectif de réfraction.] λ , = λ t [Revendication 11] Diode électroluminescente selon l’une des revendications 5 à 10 dans laquelle le convertisseur [Math.Diode électroluminescente selon l’une quelconque des deux revendications précédentes dans laquelle la cavité de conversion résonante est bordée au moins en partie par des miroirs de Bragg s’étendant parallèlement au plan basal et configurés pour être au moins partiellement réfléchissants pour un flux lumineux de longueur d’onde et transparents pour un flux lumineux de longueur d’onde .] c,.(7=2...3) de longueur d’onde comprend au moins l’un parmi des boites quantiques et des puits quantiques bidimensionnels. [Revendication 12] Diode électroluminescente selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un premier contact métallique (11) formé sur la première région et un deuxième contact métallique (12) formé sur la troisième région et dans lequel les premier et deuxième contacts (11, 12) sont portés sur une même face de la diode. [Revendication 13] Système optoélectronique comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes (100a, 100b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, les diodes (100a, 100b) de ladite pluralité étant juxtaposées entre elles dans le plan basal au niveau de leurs troisièmes régions (3a, 3b) respectives. [Revendication 14] Système selon la revendication précédente comprenant en outre une électronique de pilotage (60) des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts (11, lia, 11b) et de deuxièmes contacts (12, 12a, 12b) formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes. [Revendication 15] Système selon l’une quelconque des deux revendications précédentes comprenant en outre une pluralité de convertisseurs [Math.Système selon la revendication précédente comprenant en outre une électronique de pilotage (60) des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts (11, lia, 11b) et de deuxièmes contacts (12, 12a, 12b) formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes.]C, (7=2...3) de longueur d’onde configurés pour produire des flux lumineux de longueur d’onde [Math.Système selon la revendication précédente comprenant en outre une électronique de pilotage (60) des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts (11, lia, 11b) et de deuxièmes contacts (12, 12a, 12b) formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes.] = λ . (J = 2...3) à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde [Math.Système selon la revendication précédente comprenant en outre une électronique de pilotage (60) des diodes contactée au niveau d’une face de la pluralité de diodes portant une pluralité de premiers contacts (11, lia, 11b) et de deuxièmes contacts (12, 12a, 12b) formés respectivement sur les première et troisième régions de chacune des diodes de ladite pluralité de diodes.] λ j = λ i , chacun des convertisseurs de ladite pluralité de convertisseurs étant associé à une diode de la pluralité de diodes, de sorte à former des pixels de couleur.[Revendication 16] Procédé de fabrication d’au moins une diode électroluminescente configurée pour émettre un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Système selon l’une quelconque des deux revendications précédentes comprenant en outre une pluralité de convertisseurs de longueur d’onde configurés pour produire des flux lumineux de longueur d’onde à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde , chacun des convertisseurs de ladite pluralité de convertisseurs étant associé à une diode de la pluralité de diodes, de sorte à former des pixels de couleur.] (z = 1 ... 3) comprenant les étapes suivantes :Former un empilement selon une direction, dite direction longitudinale, comprenant :- une couche tampon (40) de GaN déposée sur un premier substrat (50) s’étendant dans un plan basal normal à la direction longitudinale, une couche de GaN dopée N (30) déposée sur la première couche tampon,- une couche à puits quantiques (20) non intentionnellement dopée comprenant au moins un puit quantique à base d’InGaN s’étendant parallèlement au plan basal,- une couche de GaN dopée P (10) déposée sur la couche à puits quantiques,Définir par lithographie sur une face exposée de la couche de GaN dopée P au moins un motif comprenant une région centrale et une bordure entourant cette région centrale,Implanter du silicium au niveau de chaque bordure depuis la face exposée sur une profondeur supérieure ou égale à la somme des épaisseurs de la couche de GaN dopée P et de la couche à puits quantiques, de sorte à délimiter dans chaque région centrale une première région de type P au niveau de la couche de GaN dopée P et une deuxième région au niveau de la couche à puits quantiques, et de sorte à former une troisième région de type N au niveau du matériau implanté,Déposer un premier contact métallique (11) sur la première région (1) et un deuxième contact métallique (12) sur la troisième région (3) au niveau de la face exposée, de sorte à former au moins une diode électroluminescente configurée pour émettre un flux lumineux de longueur d’onde [Math.Système selon l’une quelconque des deux revendications précédentes comprenant en outre une pluralité de convertisseurs de longueur d’onde configurés pour produire des flux lumineux de longueur d’onde à partir d’un flux lumineux émis de longueur d’onde , chacun des convertisseurs de ladite pluralité de convertisseurs étant associé à une diode de la pluralité de diodes, de sorte à former des pixels de couleur.]
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