FR3118289A1 - Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial - Google Patents
Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial Download PDFInfo
- Publication number
- FR3118289A1 FR3118289A1 FR2013521A FR2013521A FR3118289A1 FR 3118289 A1 FR3118289 A1 FR 3118289A1 FR 2013521 A FR2013521 A FR 2013521A FR 2013521 A FR2013521 A FR 2013521A FR 3118289 A1 FR3118289 A1 FR 3118289A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- light
- emitting diode
- emitting diodes
- wavelength
- sheath
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 86
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 40
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 62
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 6
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 81
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 21
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003877 atomic layer epitaxy Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000171 gas-source molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000927 Ge alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003363 ZnMgO Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001849 group 12 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021476 group 6 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000008263 liquid aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/16—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
- H01L33/18—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
- H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0083—Periodic patterns for optical field-shaping in or on the semiconductor body or semiconductor body package, e.g. photonic bandgap structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/08—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial La présente description concerne un dispositif optoélectronique (10) comprenant un réseau (15) de diodes électroluminescente axiales (LED) comprenant chacune une zone active (20) configurée pour émettre un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission comprend un maximum à une première longueur d'onde. Le dispositif comprend en outre, pour chaque diode électroluminescente, une gaine (23) transparente audit rayonnement en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm. Le dispositif comprend en outre, entre les gaines, une couche (24) transparente au rayonnement en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, le réseau formant un cristal photonique. Figure pour l'abrégé : Fig. 1
Description
La présente demande concerne un dispositif optoélectronique, notamment un écran d'affichage ou un dispositif de projection d'images, comprenant des diodes électroluminescentes à base de matériaux semiconducteurs, et leurs procédés de fabrication.
Une diode électroluminescente à base de matériaux semiconducteurs comprend généralement une zone active qui est la région de la diode électroluminescente depuis laquelle est émise la majorité du rayonnement électromagnétique fourni par la diode électroluminescente. La structure et la composition de la zone active sont adaptées pour obtenir un rayonnement électromagnétique ayant les propriétés souhaitées.
On s'intéresse plus particulièrement ici à des dispositifs optoélectroniques à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial, c’est-à-dire des diodes électroluminescentes comprenant chacune un élément semiconducteur tridimensionnel s'étendant selon une direction privilégiée et comprenant la zone active à une extrémité axiale de l'élément semiconducteur tridimensionnel.
Des exemples d'éléments semiconducteurs tridimensionnels sont des microfils ou nanofils comprenant un matériau semiconducteur comportant majoritairement au moins un élément du groupe III et un élément du groupe V (par exemple du nitrure de gallium GaN), appelé par la suite composé III-V, ou comportant majoritairement au moins un élément du groupe II et un élément du groupe VI (par exemple de l'oxyde de zinc ZnO), appelé par la suite composé II-VI, ou comportant majoritairement au moins un élément du groupe IV. De tels dispositifs sont, par exemple, décrits dans les demandes de brevet français FR 2 995 729 et FR 2 997 558.
Il est connu de réaliser une zone active comprenant des moyens de confinement, notamment un puits quantique unique ou des puits quantiques multiples. Un puits quantique unique est réalisé en interposant, entre deux couches d'un premier matériau semiconducteur, par exemple un composé III-V, notamment du GaN, respectivement dopé de type P et N, une couche d'un deuxième matériau semiconducteur, par exemple un alliage du composé III-V et d'un troisième élément, notamment le InGaN, dont la bande interdite est différente du premier matériau semiconducteur. Une structure de puits quantiques multiples comprend un empilement de couches semiconductrices formant une alternance de puits quantiques et de couches barrières.
La longueur d'onde du rayonnement électromagnétique émis par la zone active du dispositif optoélectronique dépend notamment des dimensions de la zone active, et notamment du diamètre moyen de la zone active. En outre, le rendement quantique de la zone active dépend notamment de la qualité cristalline des couches composant la zone active. La qualité cristalline des couches composant la zone active tend à se dégrader lorsque le diamètre moyen de la zone active augmente.
Les diodes électroluminescentes peuvent être agencées en réseau de diodes électroluminescentes de façon à former un cristal photonique. Le cristal photonique permet notamment d'obtenir un faisceau lumineux émis par le réseau de diodes électroluminescentes selon une direction privilégiée. Le cristal photonique permet en outre de filtrer en longueur d'onde le rayonnement émis par le réseau de diodes électroluminescentes, par exemple pour privilégier l'émission d'un rayonnement à spectre étroit. Les propriétés du cristal photonique dépendent notamment du pas des diodes électroluminescentes dans le réseau de diodes électroluminescentes et du diamètre moyen des diodes électroluminescentes.
Un inconvénient est que le diamètre moyen des diodes électroluminescentes permettant de privilégier l'émission d'un rayonnement par chaque diode électroluminescente à la longueur d'onde souhaitée, tout en permettant l'obtention d'une qualité cristalline convenable, peut être différent du diamètre moyen des diodes électroluminescentes permettant l'obtention d'un cristal photonique ayant les propriétés souhaitées.
Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de pallier au moins en partie les inconvénients des dispositifs optoélectroniques à diodes électroluminescentes décrits précédemment.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que la zone active de chaque diode électroluminescente comprend un empilement de couches de matériaux semiconducteurs à base d'un composé III-V, ou d'un composé II-VI, ou d'un semiconducteur ou d'un composé du groupe IV.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le spectre d'émission des zones actives des diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial à base d'un composé III-V, ou d'un composé II-VI, ou d'un semiconducteur ou d'un composé du groupe IV a les propriétés souhaitées.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le dispositif optoélectronique comprend un réseau de diodes électroluminescentes formant un cristal photonique ayant les propriétés souhaitées.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que les zones actives des diodes électroluminescentes aient une bonne qualité cristalline.
Un mode de réalisation prévoit un dispositif optoélectronique comprenant un réseau de diodes électroluminescente axiales comprenant chacune une zone active configurée pour émettre un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission comprend un maximum à une première longueur d'onde. Le dispositif comprend en outre, pour chaque diode électroluminescente, une gaine transparente audit rayonnement en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm. Le dispositif comprend en outre, entre les gaines, une couche transparente audit rayonnement en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, le réseau formant un cristal photonique. Les propriétés du cristal photonique sont choisies avantageusement pour que le réseau des diodes électroluminescentes gainées forme une cavité résonante notamment pour obtenir un couplage et augmenter l'effet de sélection. Ceci permet que l'intensité du rayonnement émis par l'ensemble des diodes électroluminescentes gainées du réseau par la face d'émission du dispositif optoélectronique soit amplifié pour certaines longueurs d'onde par rapport à un ensemble de diodes électroluminescentes gainées qui ne formerait pas un cristal photonique.
Ceci permet de décorréler les propriétés du cristal photonique qui dépendent essentiellement, en première approximation, du pas des diodes électroluminescentes et du diamètre moyen externe de l'ensemble diode électroluminescente avec gaine des propriétés d'émission de la zone active de la diode électroluminescente qui dépendent essentiellement, en première approximation, du diamètre moyen de la diode électroluminescente en l'absence de gaine.
Selon un mode de réalisation, chaque gaine a une épaisseur supérieure à 20 nm. Ceci permet aux gaines de modifier les propriétés optiques du cristal photonique par rapport à un réseau de diodes électroluminescentes sans gaines.
Selon un mode de réalisation, l'indice de réfraction du premier matériau à la première longueur d'onde est supérieur strictement à l'indice de réfraction du deuxième matériau à la première longueur d'onde. Ceci permet aux gaines de modifier les propriétés optiques du cristal photonique par rapport à un réseau de diodes électroluminescentes sans gaines.
Selon un mode de réalisation, la différence entre l'indice de réfraction du premier matériau à la première longueur d'onde et l'indice de réfraction du deuxième matériau à la première longueur d'onde est supérieur à 0,5. Plus l'écart entre l'indice de réfraction du premier matériau à la première longueur d'onde et l'indice de réfraction du deuxième matériau à la première longueur d'onde est élevé, plus le cristal photonique est efficace et plus il est facile de modifier les propriétés du cristal photonique en faisant varier l'épaisseur des gaines.
Selon un mode de réalisation, chaque diode électroluminescente comprend un élément semiconducteur en un troisième matériau et au moins en partie entouré par ladite gaine, l'écart entre l'indice de réfraction du premier matériau et l'indice de réfraction du troisième matériau est inférieur à 0,5, et de préférence inférieur à 0,3. Ceci assure une homogénéité d’indice de réfraction entre les premier et troisième matériaux qui permet la formation d’un cristal photonique efficace et permet de simplifier la conception du dispositif optoélectronique.
Selon un mode de réalisation, le premier matériau est isolant électriquement. Pour chaque diode électroluminescente. La protection des différentes parties de la diode électroluminescente contre des courts circuits est alors réalisée par la gaine.
Selon un mode de réalisation, le dispositif optoélectronique comprend en outre, pour chaque diode électroluminescente, un revêtement isolant électriquement interposé entre la gaine et la diode électroluminescente, l'épaisseur du revêtement étant inférieure à 10 nm. La protection des différentes parties de la diode électroluminescente contre des courts circuits est alors réalisée par le revêtement isolant électriquement, de sorte que la gaine peut ne pas être en un matériau isolant. Ceci offre, de façon avantageuse, plus de liberté dans le choix du matériau composant la gaine.
Selon un mode de réalisation, les diodes électroluminescentes comprennent chacune une portion en un composé III-V, un composé II-VI, ou un semiconducteur ou composé du groupe IV. Ceci permet la réalisation de diodes électroluminescentes selon des procédés connus.
Selon un mode de réalisation, le premier matériau est du nitrure de silicium ou de l'oxyde de titane. Ceci permet d'utiliser un premier matériau dont l'indice de réfraction à la première longueur d'onde est proche de l'indice de réfraction à la première longueur d'onde des matériaux composant les diodes électroluminescentes.
Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau est de l'oxyde de silicium. Ceci permet d'obtenir un écart élevé entre l'indice de réfraction à la première longueur d'onde du premier matériau et l'indice de réfraction à la deuxième longueur d'onde du deuxième matériau.
Selon un mode de réalisation, le cristal photonique est configuré pour former un pic de résonance amplifiant l'intensité dudit rayonnement électromagnétique à au moins une deuxième longueur d'onde différente de la première longueur d'onde ou égale à la première longueur d'onde. De façon avantageuse, lorsque le pic de résonance est à la première longueur d'onde, ceci permet d'augmenter l'intensité du rayonnement émis à la première longueur d'onde et de rendre le spectre d'émission plus étroit et centré sur la première longueur d'onde. Le fait d’avoir décorrélé les dimensions du réseau et les dimensions de chaque diode électroluminescente permet plus facilement de concevoir le cristal photonique formant un pic de résonance à la première longueur d'onde.
Selon un mode de réalisation, le dispositif optoélectronique comprend un support sur lequel reposent les diodes électroluminescentes, chaque diode électroluminescente comprenant un empilement d'une première portion semiconductrice reposant sur le support, de la zone active en contact avec la première portion semiconductrice et d'une deuxième portion semiconductrice en contact avec la zone active.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une couche réfléchissante entre le support et les premières portions semiconductrices des diodes électroluminescentes. Ceci permet d'améliorer l'extraction de lumière hors du dispositif optoélectronique.
Selon un mode de réalisation, la couche réfléchissante est en métal.
Selon un mode de réalisation, les deuxièmes portions semiconductrices des diodes électroluminescentes sont recouvertes d'une couche conductrice et au moins en partie transparente au rayonnement émis par les diodes électroluminescentes.
Un mode de réalisation prévoit également un procédé de conception d'un dispositif optoélectronique comprenant des diodes électroluminescente axiales comprenant chacune une zone active, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- détermination des dimensions des diodes électroluminescentes de sorte que chaque zone active émette un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission comprend un maximum à une première longueur d'onde ; et
- détermination d'un réseau desdites diodes électroluminescentes comprenant, pour chaque diode électroluminescente, une gaine en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm, comprenant en outre, entre les gaines, une couche en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, pour obtenir un cristal photonique.
- détermination des dimensions des diodes électroluminescentes de sorte que chaque zone active émette un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission comprend un maximum à une première longueur d'onde ; et
- détermination d'un réseau desdites diodes électroluminescentes comprenant, pour chaque diode électroluminescente, une gaine en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm, comprenant en outre, entre les gaines, une couche en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, pour obtenir un cristal photonique.
Un mode de réalisation prévoit également un procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique comprenant un réseau de diodes électroluminescente axiales comprenant chacune une zone active configurée pour émettre un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission comprend un maximum à une première longueur d'onde, le dispositif comprenant en outre, pour chaque diode électroluminescente, une gaine en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm, le dispositif comprenant en outre, entre les gaines, une couche en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, le réseau formant un cristal photonique.
Selon un mode de réalisation, la formation des diodes électroluminescentes comprend les étapes suivantes :
- formation de deuxièmes portions semiconductrice sur un substrat, les premières portions semiconductrice étant séparées les unes des autres par le pas du réseau ;
- formation d'une zone active sur chaque première portion semiconductrice ;
- formation d'une première portion semiconductrice sur chaque zone active ;
- formation, pour chaque diode électroluminescente, de la gaine en un premier matériau entourant les parois latérales d'au moins une partie de la première portion, et/ou de la deuxième portion, et/ou de la zone active ; et
- formation de la couche du deuxième matériau.
- formation de deuxièmes portions semiconductrice sur un substrat, les premières portions semiconductrice étant séparées les unes des autres par le pas du réseau ;
- formation d'une zone active sur chaque première portion semiconductrice ;
- formation d'une première portion semiconductrice sur chaque zone active ;
- formation, pour chaque diode électroluminescente, de la gaine en un premier matériau entourant les parois latérales d'au moins une partie de la première portion, et/ou de la deuxième portion, et/ou de la zone active ; et
- formation de la couche du deuxième matériau.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de retrait du substrat. Ceci permet d'utiliser un substrat adapté à la formation des diodes électroluminescents.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ;
la est une vue en perspective, partielle et schématique, du dispositif optoélectronique représenté en ;
la représente schématiquement un exemple d'agencement des diodes électroluminescentes du dispositif optoélectronique représenté en ;
la représente schématiquement un autre exemple d'agencement des diodes électroluminescentes du dispositif optoélectronique représenté en ;
la est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ;
la est une carte en niveaux de gris de l'intensité lumineuse émise par des diodes électroluminescentes non gainées d'un cristal photonique en fonction de la longueur d'onde et de la direction du rayonnement émis ;
la est une carte en niveaux de gris de l'intensité lumineuse émise par des diodes électroluminescentes gainées d'un cristal photonique en fonction de la longueur d'onde et de la direction du rayonnement émis ;
la représente des courbes d'évolution de l'intensité lumineuse du rayonnement émis par un réseau de diodes électroluminescentes en fonction de la longueur d'onde mesurée selon une première direction pour des diodes électroluminescentes non gainées et des diodes électroluminescentes gainées ; et
la représente une courbe d'évolution de l'intensité lumineuse du rayonnement émis par un réseau de diodes électroluminescentes en fonction de la longueur d'onde mesurée selon une deuxième direction pour des diodes électroluminescentes gainées ;
la illustre une étape d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique représenté en ;
la illustre une autre étape du procédé de fabrication ;
la illustre une autre étape du procédé de fabrication ;
la illustre une autre étape du procédé de fabrication ;
la illustre une autre étape du procédé de fabrication ;
la illustre une autre étape du procédé de fabrication ; et
la illustre une autre étape du procédé de fabrication.
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les dispositifs optoélectroniques considérés comprennent éventuellement d'autres composants qui ne seront pas détaillés.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures ou à un dispositif optoélectronique dans une position normale d'utilisation.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. En outre, on considère ici que les termes "isolant" et "conducteur" signifient respectivement "isolant électriquement" et "conducteur électriquement".
Dans la suite de la description, la transmittance interne d'une couche correspond au rapport entre l'intensité du rayonnement sortant de la couche et l'intensité du rayonnement entrant dans la couche. L'absorption de la couche est égale à la différence entre 1 et la transmittance interne. Dans la suite de la description, une couche est dite transparente à un rayonnement lorsque l’absorption du rayonnement au travers de la couche est inférieure à 60 %. Dans la suite de la description, une couche est dite absorbante à un rayonnement lorsque l'absorption du rayonnement dans la couche est supérieure à 60 %. Lorsqu'un rayonnement présente un spectre de forme générale "en cloche", par exemple de forme gaussienne, ayant un maximum, on appelle longueur d'onde du rayonnement, ou longueur d'onde centrale ou principale du rayonnement, la longueur d'onde à laquelle le maximum du spectre est atteint. Dans la suite de la description, l'indice de réfraction d'un matériau correspond à l'indice de réfraction du matériau pour la plage de longueurs d'onde du rayonnement émis par le dispositif optoélectronique. Sauf indication contraire, l'indice de réfraction est considéré sensiblement constant sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement utile, par exemple égal à la moyenne de l'indice de réfraction sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement émis par le dispositif optoélectronique.
Par diode électroluminescente axiale, on désigne une structure tridimensionnelle de forme allongée, par exemple cylindrique, selon une direction privilégiée, dont au moins deux dimensions, appelées dimensions mineures, sont comprises entre 5 nm et 2,5 µm, de préférence entre 50 nm et 2,5 µm. La troisième dimension, appelée dimension majeure, est supérieure ou égale à 1 fois, de préférence supérieure ou égale à 5 fois et encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 10 fois, la plus grande des dimensions mineures. Dans certains modes de réalisation, les dimensions mineures peuvent être inférieures ou égales à environ 1 µm, de préférence comprises entre 100 nm et 1 µm, plus préférentiellement entre 100 nm et 800 nm. Dans certains modes de réalisation, la hauteur de chaque diode électroluminescente peut être supérieure ou égale à 500 nm, de préférence comprise entre 1 µm et 50 µm.
Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en coupe latérale et une vue en perspective, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 10 à diodes électroluminescentes.
Le dispositif optoélectronique 10 comprend, du bas vers le haut en :
- un support 12 ;
- une première couche d'électrode 14 reposant sur le support 12 et ayant une face supérieure 16 ;
- un réseau 15 de diodes électroluminescentes axiales LED reposant sur la face 16, chaque diode électroluminescente axiale comprenant, de bas en haut en , une portion semiconductrice inférieure 18, non représentée en , en contact avec la couche d'électrode 14, une zone active 20, non représentée en , en contact avec la portion semiconductrice 18, et une portion semiconductrice supérieure 22, non représentée en , en contact avec la zone active 20 ;
- pour chaque diode électroluminescente axiale LED, une gaine isolante 23, non représentée en , en un premier matériau isolant entourant la paroi latérale de la diode électroluminescente LED sur au moins une partie de la hauteur de la diode électroluminescente LED, l'ensemble comprenant la diode électroluminescente LED et la gaine isolante 23 entourant la diode électroluminescente LED formant une diode électroluminescente gainée LED', seuls les contours des diodes électroluminescentes gainées LED' étant représentés en ;
- une couche isolante 24 en un deuxième matériau isolant s'étendant entre les diodes électroluminescentes gainées LED', sur toute la hauteur des diodes électroluminescentes gainées LED' ;
- une deuxième couche d'électrode 26, non représentée en , recouvrant les diodes électroluminescentes LED au contact des portions supérieures 22 des diodes électroluminescentes LED ; et
- un revêtement 28, non représenté en , recouvrant la deuxième couche d'électrode 26, et délimitant une face d'émission 30 du dispositif optoélectronique 10.
- un support 12 ;
- une première couche d'électrode 14 reposant sur le support 12 et ayant une face supérieure 16 ;
- un réseau 15 de diodes électroluminescentes axiales LED reposant sur la face 16, chaque diode électroluminescente axiale comprenant, de bas en haut en
- pour chaque diode électroluminescente axiale LED, une gaine isolante 23, non représentée en
- une couche isolante 24 en un deuxième matériau isolant s'étendant entre les diodes électroluminescentes gainées LED', sur toute la hauteur des diodes électroluminescentes gainées LED' ;
- une deuxième couche d'électrode 26, non représentée en
- un revêtement 28, non représenté en
Chaque diode électroluminescente LED est dite axiale dans la mesure où la zone active 20 est dans le prolongement de la portion inférieure 18 et la portion supérieure 22 est dans le prolongement de la zone active 20, l'ensemble comprenant la portion inférieure 18, la zone active 20, et la portion supérieure 22 s'étendant selon un axe Δ, appelé axe de la diode électroluminescente axiale. De préférence, les axes Δ des diodes électroluminescentes LED sont parallèles et orthogonaux à la face 16.
Le support 12 peut correspondre à un circuit électronique. La couche d'électrode 14 peut être métallique, par exemple en argent, en cuivre ou en zinc. A titre d'exemple, la couche d'électrode 14 a une épaisseur comprise entre 0,01 µm et 10 µm. La couche d'électrode 14 peut recouvrir complètement le support 12. A titre de variante, la couche d'électrode 14 peut être divisée en parties distinctes de façon à permettre la commande séparée de groupes de diodes électroluminescentes du réseau de diodes électroluminescentes. Selon un mode de réalisation, la face 16 peut être réfléchissante. La couche d'électrode 14 peut alors présenter une réflexion spéculaire. Selon un autre mode de réalisation, la couche d'électrode 14 peut présenter une réflexion lambertienne. Pour obtenir une surface présentant une réflexion lambertienne, une possibilité est de créer des irrégularités sur une surface conductrice. A titre d'exemple, lorsque la face 16 correspond à la face d'une couche conductrice reposant sur une base, une texturation de la surface de la base peut être réalisée avant le dépôt de la couche métallique pour que la face 16 de la couche métallique, une fois déposée, présente des reliefs.
La deuxième couche d'électrode 26 est conductrice et transparente. Selon un mode de réalisation, la couche d'électrode 26 est une couche d'oxyde transparent et conducteur (TCO), tel que de l'oxyde d'indium-étain (ou ITO, sigle anglais pour Indium Tin Oxide), de l'oxyde de zinc dopé ou non à l'aluminium ou au gallium, ou du graphène. A titre d'exemple, la couche d'électrode 26 a une épaisseur comprise entre 5 nm et 200 nm, de préférence entre 20 nm et 50 nm. Le revêtement 28 peut comprendre un filtre optique, ou des filtres optiques disposés les uns à côté des autres.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, toutes les diodes électroluminescentes LED ont la même hauteur. L'épaisseur de la couche isolante 24 est par exemple choisie égale à la hauteur des diodes électroluminescentes LED de telle manière que la face supérieure de la couche isolante 24 est coplanaire avec les faces supérieures des diodes électroluminescentes.
Selon un mode de réalisation, les portions semiconductrices 18 et 22 et les zones actives 20 sont, au moins en partie, en un matériau semiconducteur. Le matériau semiconducteur est choisi parmi le groupe comprenant les composés III-V, les composés II-VI, et les semiconducteurs ou composés du groupe IV. Des exemples d'éléments du groupe III comprennent le gallium (Ga), l'indium (In) ou l'aluminium (Al). Des exemples d'éléments du groupe IV comprennent l'azote (N), le phosphore (P) ou l'arsenic (As). Des exemples de composés III-N sont GaN, AlN, InN, InGaN, AlGaN ou AlInGaN. Des exemples d'éléments du groupe II comprennent des éléments du groupe IIA, notamment le béryllium (Be) et le magnésium (Mg) et des éléments du groupe IIB, notamment le zinc (Zn), le cadmium (Cd) et le mercure (Hg). Des exemples d'éléments du groupe VI comprennent des éléments du groupe VIA, notamment l'oxygène (O) et le tellure (Te). Des exemples de composés II-VI sont ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO, CdHgTe, CdTe ou HgTe. De façon générale, les éléments dans le composé III-V ou II-VI peuvent être combinés avec différentes fractions molaires. Des exemples de matériaux semiconducteurs du groupe IV sont le silicium (Si), le carbone (C), le germanium (Ge), les alliages de carbure de silicium (SiC), les alliages silicium-germanium (SiGe) ou les alliages de carbure de germanium (GeC). Les portions semiconductrices 18 et 22 peuvent comprendre un dopant. A titre d'exemple, pour des composés III-V, le dopant peut être choisi parmi le groupe comprenant un dopant de type P du groupe II, par exemple, du magnésium (Mg), du zinc (Zn), du cadmium (Cd) ou du mercure (Hg), un dopant du type P du groupe IV, par exemple du carbone (C) ou un dopant de type N du groupe IV, par exemple du silicium (Si), du germanium (Ge), du sélénium (Se), du souffre (S), du terbium (Tb) ou de l'étain (Sn). De préférence, la portion semiconductrice 18 est en GaN dopé P et la portion semiconductrice 22 est en GaN dopé N.
Pour chaque diode électroluminescente LED, la zone active 20 peut comporter des moyens de confinement. A titre d'exemple, la zone active 20 peut comprendre un puits quantique unique. Elle comprend alors un matériau semiconducteur différent du matériau semiconducteur formant les portions semiconductrices 18 et 22 et ayant une bande interdite inférieure à celle du matériau formant les portions semiconductrices 18 et 22. La zone active 20 peut comprendre des puits quantiques multiples. Elle comprend alors un empilement de couches semiconductrices formant une alternance de puits quantiques et de couches barrières.
Sur les figures 1 et 2, chaque diode électroluminescente LED a la forme d'un cylindre à base circulaire d'axe Δ. Toutefois, chaque diode électroluminescente LED peut avoir la forme d'un cylindre d'axe Δ à base polygonale, par exemple carrée, rectangulaire ou hexagonale. De préférence, chaque diode électroluminescente LED a la forme d'un cylindre à base hexagonale.
On appelle hauteur H de la diode électroluminescente LED la somme de la hauteur h1 de la portion inférieure 18, de la hauteur h2 de la zone active 20, de la hauteur h3 de la portion supérieure 22, de l'épaisseur de la couche d'électrode 26, et de l'épaisseur du revêtement 28.
Le premier matériau isolant composant les gaines isolantes 23 est transparent aux longueurs d'onde du rayonnement émis par les diodes électroluminescentes LED. L'indice de réfraction du premier matériau isolant est supérieur strictement à l'indice de réfraction du deuxième matériau isolant. Selon un mode de réalisation, les diodes électroluminescentes gainées LED' sont agencées pour former un cristal photonique. Pour avoir un cristal photonique efficace, il est souhaitable d'avoir le plus grand écart d’indice de réfraction entre le premier matériau isolant et le deuxième matériau isolant. De préférence, l'écart entre l'indice de réfraction du premier matériau isolant et l'indice de réfraction du matériau composant les portions inférieures et supérieures 18, 22 des diodes électroluminescentes le plus faible possible, pour que, d'un point de vue optique, les gaines 23 forment un "prolongement" des portions inférieures et supérieures 18, 22 des diodes électroluminescentes. L'écart entre l'indice de réfraction du premier matériau isolant et l'indice de réfraction du deuxième matériau isolant est, de préférence, supérieur à 0,5, plus préférentiellement supérieure à 0,6, idéalement supérieur à 1. De préférence, l'écart entre l'indice de réfraction du premier matériau isolant et l'indice de réfraction du matériau composant les portions inférieures et supérieures 18, 22 des diodes électroluminescentes est inférieur à 0,5, et de préférence inférieur à 0,3. L'indice de réfraction du premier matériau isolant est de préférence compris entre 2 et 2,5 lorsque le matériau composant les portions inférieures et supérieures 18, 22 des diodes électroluminescentes est à base de GaN. Selon un mode de réalisation, le premier matériau isolant composant les gaines isolantes 23 est du nitrure de silicium (Si3N4), ou de l'oxyde de titane (TiO2). Selon un mode de réalisation, la gaine isolante 23 s'étend sur la totalité de la portion inférieure 18, de la zone active 20, et de la portion supérieure 22 de la diode électroluminescente LED correspondante. Selon un autre mode de réalisation, la gaine isolante 23 s'étend seulement sur une partie de la portion inférieure 18, et/ou de la zone active 20, et/ou de la portion supérieure 22 de la diode électroluminescente LED correspondante. L'épaisseur de la gaine isolante 23 est supérieure à 10 nm, de préférence comprise entre 15 nm et 150 nm, plus préférentiellement entre 15 nm et 50 nm. De façon générale, l'épaisseur de la gaine isolante 23 peut varier de façon importante notamment en fonction des propriétés souhaitées du cristal photonique. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la gaine isolante 23 est sensiblement constante. Toutefois, la gaine isolante 23 peut ne pas être présente sur toute la hauteur de la portion inférieure 18, et/ou de la zone active 20, et/ou de la portion supérieure 22 de la diode électroluminescente LED.
Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau isolant composant la couche isolante 24 est transparent aux longueurs d'onde du rayonnement émis par les diodes électroluminescentes LED. L'indice de réfraction du deuxième matériau est inférieur à 1,6, de préférence compris entre 1,3 et 1,56. La couche isolante 24 peut être en un matériau inorganique, par exemple en oxyde de silicium (SiO2). La couche isolante 24 peut être en un matériau organique, par exemple un polymère isolant à base de benzocyclobutène (BCB) ou de parylène.
Selon un mode de réalisation, les diodes électroluminescentes gainées LED' sont agencées pour former un cristal photonique. Douze diodes électroluminescentes LED' sont représentées à titre d'exemple en . En pratique, le réseau 15 peut comprendre entre 7 et 100000 diodes électroluminescentes gainées LED'.
Les diodes électroluminescentes gainées LED' du réseau 15 sont agencées en lignes et en colonnes (3 lignes et 4 colonnes étant représentées à titre d'exemple en ). Le pas 'a' du réseau 15 est la distance entre l'axe d'une diode électroluminescente gainée LED' et l'axe d'une diode électroluminescente gainée LED' proche, de la même ligne ou d'une ligne adjacente. Le pas a est sensiblement constant. Plus précisément, le pas a du réseau est choisi de telle manière que le réseau 15 forme un cristal photonique. Le cristal photonique formé est par exemple un cristal photonique 2D.
Les propriétés du cristal photonique formé par le réseau 15 sont choisies avantageusement pour que le réseau 15 des diodes électroluminescentes gainées forme une cavité résonante dans le plan perpendiculaire à l'axe Δ et une cavité résonnante selon l'axe Δ notamment pour obtenir un couplage et augmenter l'effet de sélection. Ceci permet que l'intensité du rayonnement émis par l'ensemble des diodes électroluminescentes gainées LED' du réseau 15 par la face d'émission 30 soit amplifié pour certaines longueurs d'onde par rapport à un ensemble de diodes électroluminescentes gainées LED' qui ne formerait pas un cristal photonique.
Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe, dans un plan parallèle à la face 16, illustrant schématiquement des exemples d'agencements des diodes électroluminescentes gainées LED' du réseau 15. En particulier, la illustre un agencement dit en maillage carré et la illustre un agencement dit en maillage hexagonal.
Les figures 3 et 4 représentent chacune quatre lignes de diodes électroluminescentes gainées LED'. Dans l'agencement illustré en , chaque diode électroluminescente gainée LED' est située au croissement d'une ligne et d'une colonne, les lignes étant perpendiculaires aux colonnes. En outre, dans l'agencement illustré en , les diodes électroluminescentes LED sont à section droite circulaire de diamètre D dans un plan parallèle à la face 16 et les diodes électroluminescentes gainées LED' sont à section droite circulaire de diamètre D' dans un plan parallèle à la face 16. Dans l'agencement illustré en , les diodes électroluminescentes gainées LED' sur une ligne sont décalées de la moitié du pas a par rapport aux diodes électroluminescentes gainées sur la ligne précédente et la ligne suivante. En outre, dans l'agencement illustré en , les diodes électroluminescentes LED sont à section droite hexagonale de diamètre moyen D dans un plan parallèle à la face 16 et les diodes électroluminescentes gainées LED' sont à section droite hexagonale de diamètre moyen D' dans un plan parallèle à la face 16. Dans la suite de la description, on appelle diamètre moyen d'un élément dans un plan, le diamètre du disque ayant la même aire que l'aire de la section droite de l'élément dans ce plan. A titre de variante, la section droite de la diode électroluminescente gainée LED' peut être différente de la section droite de la diode électroluminescente LED qu'elle contient. A titre d'exemple, la section droite de la diode électroluminescente gainée LED' peut être circulaire alors que la section droite de la diode électroluminescente LED qu'elle contient peut être hexagonale.
Dans le cas d'un agencement en réseau hexagonal ou d'un agencement en réseau carré, le diamètre D' peut être compris entre 0,05 µm et 2 µm. Le pas a peut être compris entre 0,1 µm et 4 µm.
En outre, selon un mode de réalisation, la hauteur H de la diode électroluminescente LED est choisie pour que chaque diode électroluminescente LED forme une cavité résonnante selon l'axe Δ à la longueur d'onde centrale λ souhaitée du rayonnement émis par le dispositif optoélectronique 10. Selon un mode de réalisation, la hauteur H est choisie sensiblement proportionnelle à k*(λ/2)*neff, neff étant l'indice de réfraction effectif de la diode électroluminescente dans le mode optique considéré et k étant un entier positif. L'indice de réfraction effectif est par exemple défini dans l'ouvrage "Semiconductor Optoelectronic Devices : Introduction to Physics and Simulation" de Joachim Piprek.
Dans le cas où les diodes électroluminescentes sont réparties en groupes de diodes électroluminescentes émettant à des longueurs d'onde centrales différentes, la hauteur H peut être néanmoins la même pour toutes les diodes électroluminescentes. Elle peut alors être déterminée à partir des hauteurs théoriques qui permettraient d'obtenir des cavités résonantes pour les diodes électroluminescentes de chaque groupe, et est par exemple égale à la moyenne de ces hauteurs théoriques.
Selon un mode de réalisation, les propriétés du cristal photonique, formé par le réseau 15 des diodes électroluminescentes gainées LED', sont sélectionnées pour augmenter l'intensité lumineuse émise par le réseau 15 de diodes électroluminescentes LED à au moins une longueur d'onde cible. Selon un mode de réalisation, la zone active 20 de chaque diode électroluminescente LED présente un spectre d'émission dont le maximum est à une longueur d'onde centrale différente de la longueur d'onde cible. Toutefois, le spectre d'émission de la zone active 20 recouvre la longueur d'onde cible, c'est-à-dire que l'énergie du spectre d'émission de la zone active 20 à la longueur d'onde cible n'est pas nulle. Ceci permet de sélectionner un diamètre moyen D pour les diodes électroluminescentes LED permettant la fabrication de zones actives 20 dont la qualité cristalline est convenable. Le fait que, pour chaque diode électroluminescente LED, la gaine 23 peut recouvrir les parois latérales de la diode électroluminescente LED seulement sur une partie de la hauteur des parois latérales permet d'utiliser un paramètre supplémentaire, en plus de l'épaisseur de la gaine isolante 23, pour sélectionner les propriétés souhaitées du cristal photonique.
La est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un dispositif optoélectronique 35 comprenant des diodes électroluminescentes. Le dispositif optoélectronique 35 comprend l'ensemble des éléments du dispositif optoélectronique 10 représenté en , et comprend, en outre, pour chaque diode électroluminescente LED, un revêtement isolant 36 interposé entre la gaine 23 et la diode électroluminescente LED. Le revêtement isolant 36 peut correspondre à une couche dont l'épaisseur est inférieure à 10 nm, de préférence inférieure 5 nm. Le revêtement 36 peut correspondre à une couche de passivation. Le revêtement 36 est transparent au rayonnement émis par la diode électroluminescente. Le revêtement 36 a une épaisseur suffisamment fine pour avoir une contribution négligeable sur l'indice de réfraction moyen de l'ensemble comprenant la gaine 23, le revêtement 36, et la diode électroluminescente. La prévention des courts circuits entre les différentes portions de la diode électroluminescente LED est réalisée par le revêtement 36, de sorte que la gaine 23 peut ne pas être en un matériau isolant. Ceci offre, de façon avantageuse, plus de liberté dans le choix du matériau composant la gaine 23, qui peut être en un matériau isolant, conducteur, ou semiconducteur.
Des simulations et des essais ont été réalisés. Pour ces simulations et pour ces essais, pour chaque diode électroluminescente LED, la portion semiconductrice inférieure 18 était en GaN dopé de type P. La portion semiconductrice supérieure 22 était en GaN dopé de type N. L'indice de réfraction des portions inférieure et supérieure 18 et 22 était compris entre 2,4 et 2,5. La zone active 20 correspondait à une couche de InGaN. La hauteur h2 de la zone active 20 était égale à 40 nm. La couche d'électrode 14 était en aluminium. La couche isolante 24 était en polymère à base de BCB. L'indice de réfraction de la couche isolante 24 était compris entre 1,45 et 1,56.
Pour les simulations et les essais, les diodes électroluminescentes étaient à base circulaire. la hauteur h3 était égale à entre 300 nm et 350 nm, et la hauteur totale H était égale à 400 nm. Une réflexion spéculaire sur la face 16 a été considérée. Le pas a du cristal photonique était constant et égal à 300 nm.
Les figures 6 et 7 sont des cartes en niveaux de gris de l'intensité lumineuse du rayonnement émis par le réseau 15 de diodes électroluminescentes en fonction, sur l'axe des abscisses, de l'angle entre la direction d'émission et une direction orthogonale à la face d'émission 30 et en fonction, sur l'axe des ordonnées, du rapport a/λ où λ est la longueur d'onde centrale du rayonnement émis par les diodes électroluminescentes. Pour la , les diodes électroluminescentes n'étaient pas entourées de gaines isolantes 23. Pour la , chaque diode électroluminescente était entourée de la gaine isolante 23 qui était en TiO2 d’indice de réfraction compris entre 2,4 et 2,5 et avait une épaisseur de 25 nm. On a indiqué en outre sur les figures 6 et 7 en partie droite de la figure les valeurs correspondantes de la longueur d'onde centrale λ. Chacune des cartes de niveaux de gris comprend des zones plus claires qui correspondent à des pics de résonance.
Les inventeurs ont mis en évidence que la correspond sensiblement à la qui est décalée selon les axes des ordonnées. Ceci signifie qu'un pic de résonance présent sur la est également présent sur la mais est obtenu pour une valeur inférieure du rapport a/λ. Ceci montre que les propriétés du cristal photonique qui dépendent principalement du pas a et du diamètre moyen D' de la diode électroluminescente gainée LED' ont été sensiblement décorrélées de la longueur d'onde λ qui dépend elle du diamètre moyen D de la diode électroluminescente LED.
A titre d'exemple, en , un pic de résonance est obtenu pour un angle d'émission de 10 ° et un rapport a/λ égal à environ 0,57, ce qui correspond à une longueur d'onde λ de 530 nm et un diamètre moyen D égal à 240 nm. Ce même pic de résonance est obtenu en pour un rapport a/λ égal à environ 0,55, ce qui correspond à un diamètre moyen D' égal à 260 nm. Il apparaît donc qu'une épaisseur de la gaine isolante 23 de TiO2 de 25 nm est équivalent à une augmentation du diamètre moyen de la diode électroluminescente d'environ 20 nm.
Avec d'autres simulations, les inventeurs ont mis en évidence qu'une épaisseur de la gaine isolante 23 en TiO2de 30 nm est équivalent à une augmentation du diamètre moyen de la diode électroluminescente d'environ 40 nm, et qu'une épaisseur de la gaine isolante 23 en TiO2de 50 nm est équivalent à une augmentation du diamètre moyen de la diode électroluminescente d'environ 60 nm.
Il est à noter qu'une optimisation peut être réalisée en faisant varier les hauteurs h1 et h3.
Des simulations et des essais ont été réalisés avec les paramètres suivants : hauteur h1 égale à 100 nm, hauteur h3 égale à 300 nm, hauteur h2 égale à 100 nm, pas 'a' du cristal photonique égal à 300 nm, et diamètre moyen D égal à 240 nm.
La représente, selon une direction inclinée de +/-24 ° par rapport à une direction perpendiculaire à la face d'émission 30 en fonction de la longueur d'onde λ, une courbe d'évolution C1 de l'intensité lumineuse I, en unité arbitraire (a.u.), du rayonnement émis par une diode électroluminescente LED non gainée, et une courbe d'évolution C2 de l'intensité lumineuse I du rayonnement émis par le réseau 15 de diodes électroluminescentes gainées LED'. Pour la courbe C2, chaque gaine isolante 23 avait une épaisseur égale à 120 nm. La représente une courbe d'évolution C3 analogue à la courbe C2 pour une direction inclinée de +/-5 ° par rapport à une direction perpendiculaire à la face d'émission 30.
Comme cela apparaît sur la , un pic de résonance P1 est obtenu pour la courbe C2 à une longueur d'onde qui est différente de la longueur d'onde centrale du rayonnement émis par les diodes électroluminescentes LED. Comme le montre la , un pic de résonance P2 est obtenu pour la courbe C3 à une longueur d'onde qui est différente de la longueur d'onde centrale du rayonnement émis par la diode électroluminescente LED avec un facteur d'amplification élevé. Un rayonnement directif est ainsi obtenu.
Les figures 10A à 10G sont des vues en coupe, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif optoélectronique 10 représenté en .
La illustre la structure obtenue après les étapes de formation décrites ci-après.
Une couche de germination 40 est formée sur un substrat 42. Des diodes électroluminescentes LED sont ensuite formées à partir de la couche de germination 40. Plus précisément, les diodes électroluminescentes LED sont formées de telle manière que les portions supérieures 22 soient en contact avec la couche de germination 40. La couche de germination 40 est en un matériau qui favorise la croissance des portions supérieures 22. Pour chaque diode électroluminescente LED, la zone active 20 est formée sur la portion supérieure 22 et la portion inférieure 18 est formée sur la zone active 20.
De plus, les diodes électroluminescentes LED sont situées de manière à former le réseau 15, c'est-à-dire à former des lignes et des colonnes avec le pas souhaité du réseau 15. Seule une ligne est partiellement représentée sur les figures 10A à 10G.
Un masque non représenté peut être formé avant la formation des diodes électroluminescentes sur la couche de germination 40 de manière à découvrir uniquement les parties de la couche de germination 40 aux emplacements où seront situées les diodes électroluminescentes. A titre de variante, la couche de germination 40 peut être gravée, avant la formation des diodes électroluminescentes, de manière à former des plots situés aux emplacements où seront formées les diodes électroluminescentes.
Le procédé de croissance des diodes électroluminescentes LED peut être un procédé du type dépôt chimique en phase vapeur (CVD, sigle anglais pour Chemical Vapor Deposition) ou dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD, acronyme anglais pour Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), également connu sous le nom d'épitaxie organométallique en phase vapeur (ou MOVPE, acronyme anglais pour Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy). Toutefois, des procédés tels que l'épitaxie par jets moléculaires (MBE, acronyme anglais pour Molecular-Beam Epitaxy), la MBE à source de gaz (GSMBE), la MBE organométallique (MOMBE), la MBE assistée par plasma (PAMBE), l'épitaxie par couche atomique (ALE, acronyme anglais pour Atomic Layer Epitaxy) ou l'épitaxie en phase vapeur aux hydrures (HVPE, acronyme anglais pour Hydride Vapor Phase Epitaxy) peuvent être utilisés. Toutefois, des procédés électrochimiques peuvent être utilisés, par exemple, le dépôt en bain chimique (CBD, sigle anglais pour Chemical Bath Deposition), les procédés hydrothermiques, la pyrolise d’aérosol liquide ou l’électrodépôt.
Les conditions de croissance des diodes électroluminescentes LED sont telles que toutes les diodes électroluminescentes du réseau 15 se forment sensiblement à la même vitesse. Ainsi, les hauteurs des portions semiconductrices 22 et 18 et la hauteur de la zone active 20 sont sensiblement identiques pour toutes les diodes électroluminescentes du réseau 15.
Selon un mode de réalisation, la hauteur de la portion semiconductrice 22 est supérieure à la valeur h3 voulue. En effet, il peut être difficile de contrôler avec précision la hauteur de la portion supérieure 22 notamment en raison du début de croissance de la portion supérieure 22 depuis la couche de germination 40. De plus, la formation du matériau semiconducteur directement sur la couche de germination 40 peut causer des défauts cristallins dans le matériau semiconducteur juste au-dessus de la couche de germination 40. On peut donc vouloir retirer une partie de la portion supérieure 22.
La illustre la structure obtenue après la formation des gaines 23 du premier matériau isolant, par exemple du nitrure de silicium, sur les diodes électroluminescentes LED pour obtenir les diodes électroluminescentes gainées LED'. Selon un mode de réalisation, les gaines 23 sont formées par CVD. Selon un autre mode de réalisation, une couche du premier matériau isolant est déposée sur l'ensemble de la structure représentée en , la couche ayant une épaisseur supérieure à la hauteur des diodes électroluminescentes LED. La couche du premier matériau isolant est ensuite partiellement gravée pour délimiter les gaines 23.
La illustre la structure obtenue après la formation de la couche 24 du deuxième matériau isolant, par exemple de l'oxyde de silicium. La couche 24 est par exemple formée en déposant une couche de matériau de remplissage sur la structure représentée en , la couche ayant une épaisseur supérieure à la hauteur des diodes électroluminescentes LED. La couche du deuxième matériau isolant, et les gaines 23, sont ensuite partiellement retirées de manière à être planarisées pour découvrir les faces supérieures des portions semiconductrices 18. La face supérieure de la couche 24 et des gaines 23 est alors sensiblement coplanaire avec la face supérieure de chaque portion semiconductrice 18. A titre de variante, le procédé peut comprendre une étape de gravure au cours de laquelle les portions semiconductrices 18 sont partiellement gravées.
La illustre la structure obtenue après le dépôt de la couche d'électrode 14 sur la structure obtenue à l'étape précédente.
La illustre la structure obtenue après la fixation au support 12 de la couche 14, par exemple par collage métal-métal, par thermocompression ou par brasure avec utilisation d'une eutectique du côté du support 12.
La illustre la structure obtenue après le retrait du substrat 42 et de la couche de germination 40. De plus, la couche 24, les gaines 23, et les portions supérieures 22 sont gravées de telle manière que la hauteur de chaque portion supérieure 22 ait la valeur h3 souhaitée. Cette étape permet, de façon avantageuse, de contrôler exactement la hauteur H des diodes électroluminescentes et de retirer les parties des portions supérieures 22 pouvant avoir des défauts cristallins.
La illustre la structure obtenue après le dépôt de la couche d'électrode 26.
Le procédé peut en outre comprendre la formation d'au moins un filtre optique sur tout ou partie de la structure représentée en .
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaitront à la personne du métier. En particulier, le revêtement 28 décrit précédemment peut comprendre des couches supplémentaires autres qu'un filtre optique ou des filtres optiques. En particulier, le revêtement 28 peut comprendre une couche anti-reflet, une couche de protection, etc. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. De plus, les valeurs d'indices de réfraction pour les matériaux composant les diodes électroluminescentes ont été indiquées dans le cas de diodes électroluminescentes à base de composés III-VI. Lorsque les diodes électroluminescentes sont à base de composés II-VI, ou d'un semiconducteur ou d'un composé du groupe IV, il est clair que ces valeurs numériques d'indices de réfraction doivent être adaptées.
Claims (19)
- Dispositif optoélectronique (10) comprenant un réseau (15) de diodes électroluminescente axiales (LED) comprenant chacune une zone active (20) configurée pour émettre un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission comprend un maximum à une première longueur d'onde, le dispositif comprenant en outre, pour chaque diode électroluminescente, une gaine (23) transparente audit rayonnement en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm, le dispositif comprenant en outre, entre les gaines, une couche (24) transparente audit rayonnement en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, le réseau formant un cristal photonique.
- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque gaine (23) a une épaisseur supérieure à 20 nm.
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'indice de réfraction du premier matériau à la première longueur d'onde est supérieur strictement à l'indice de réfraction du deuxième matériau à la première longueur d'onde.
- Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la différence entre l'indice de réfraction du premier matériau à la première longueur d'onde et l'indice de réfraction du deuxième matériau à la première longueur d'onde est supérieur à 0,5.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque diode électroluminescente (LED) comprend un élément semiconducteur (22) en un troisième matériau et au moins en partie entouré par ladite gaine (23), l'écart entre l'indice de réfraction du premier matériau et l'indice de réfraction du troisième matériau est inférieur à 0,5, et de préférence inférieur à 0,3.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le premier matériau est isolant électriquement.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre, pour chaque diode électroluminescente (LED), un revêtement (36) isolant électriquement interposé entre la gaine (23) et la diode électroluminescente (LED), l'épaisseur du revêtement étant inférieure à 10 nm.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les diodes électroluminescentes (LED) comprennent chacune une portion (18, 22) en un composé III-V, un composé II-VI, ou un semiconducteur ou composé du groupe IV.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le premier matériau est du nitrure de silicium ou de l'oxyde de titane.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le deuxième matériau est de l'oxyde de silicium.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le cristal photonique est configuré pour former un pic de résonance amplifiant l'intensité dudit rayonnement électromagnétique à au moins une deuxième longueur d'onde (λT1) différente de la première longueur d'onde ou égale à la première longueur d'onde.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant un support (12) sur lequel reposent les diodes électroluminescentes (LED), chaque diode électroluminescente comprenant un empilement d'une première portion semiconductrice (18) reposant sur le support, de la zone active (20) en contact avec la première portion semiconductrice et d'une deuxième portion semiconductrice (22) en contact avec la zone active (20).
- Dispositif selon la revendication 12, comprenant une couche réfléchissante (14) entre le support (12) et les premières portions semiconductrices (18) des diodes électroluminescentes (LED).
- Dispositif selon la revendication 13, dans lequel la couche réfléchissante (14) est en métal.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel les deuxièmes portions semiconductrices (22) des diodes électroluminescentes (LED) sont recouvertes d'une couche (26) conductrice et au moins en partie transparente au rayonnement émis par les diodes électroluminescentes (LED).
- Procédé de conception d'un dispositif optoélectronique (10) comprenant des diodes électroluminescente axiales (LED) comprenant chacune une zone active (20), le procédé comprenant les étapes suivantes :
- détermination d’une première longueur d’onde cible pour le dispositif optoélectronique (10) ;
- détermination des dimensions de diodes électroluminescentes de sorte que chaque zone active (20) émette un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission englobe la première longueur d’onde cible ; et
- détermination des dimensions d'un réseau (15) desdites diodes électroluminescentes comprenant, pour chaque diode électroluminescente, une gaine (23) en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm, et comprenant en outre, entre les gaines (23), une couche (24) en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, pour obtenir un cristal photonique formant un pic de résonance amplifiant l'intensité dudit rayonnement électromagnétique à la première longueur d’onde cible. - Procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique (10) comprenant un réseau (15) de diodes électroluminescente axiales (LED) comprenant chacune une zone active (20) configurée pour émettre un rayonnement électromagnétique dont le spectre d'émission comprend un maximum à une première longueur d'onde, le dispositif comprenant en outre, pour chaque diode électroluminescente, une gaine (23) en un premier matériau entourant les parois latérales de la diode électroluminescente sur au moins une partie de la diode électroluminescente, chaque gaine ayant une épaisseur supérieure à 10 nm, le dispositif comprenant en outre, entre les gaines, une couche (24) en un deuxième matériau, différent du premier matériau, le deuxième matériau étant isolant électriquement, le réseau formant un cristal photonique.
- Procédé selon la revendication 17, dans lequel la formation des diodes électroluminescentes (LED) comprend les étapes suivantes :
- formation de deuxièmes portions semiconductrice (22) sur un substrat (42), les premières portions semiconductrice étant séparées les unes des autres par le pas du réseau ;
- formation d'une zone active (20) sur chaque première portion semiconductrice ;
- formation d'une première portion semiconductrice (18) sur chaque zone active ;
- formation, pour chaque diode électroluminescente, de la gaine (23) en un premier matériau entourant les parois latérales d'au moins une partie de la première portion, et/ou de la deuxième portion, et/ou de la zone active ; et
- formation de la couche (24) du deuxième matériau. - Procédé selon la revendication 18, comprenant une étape de retrait du substrat (42).
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2013521A FR3118289A1 (fr) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial |
| EP21839933.5A EP4264684A1 (fr) | 2020-12-17 | 2021-12-15 | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial |
| US18/267,071 US20240047505A1 (en) | 2020-12-17 | 2021-12-15 | Optoelectronic device with axial three-dimensional light-emitting diodes |
| CN202180084186.1A CN116601780A (zh) | 2020-12-17 | 2021-12-15 | 具有轴向三维发光二极管的光电设备 |
| KR1020237021206A KR20230119152A (ko) | 2020-12-17 | 2021-12-15 | 축형 3차원 발광다이오드를 갖는 광전자 장치 |
| JP2023537134A JP2023553737A (ja) | 2020-12-17 | 2021-12-15 | アキシャル３次元発光ダイオードを有する光電子デバイス |
| PCT/EP2021/086030 WO2022129250A1 (fr) | 2020-12-17 | 2021-12-15 | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial |
| TW110147394A TW202243233A (zh) | 2020-12-17 | 2021-12-17 | 軸向式三維led光電裝置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2013521A FR3118289A1 (fr) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial |
| FR2013521 | 2020-12-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3118289A1 true FR3118289A1 (fr) | 2022-06-24 |
Family
ID=74860122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2013521A Pending FR3118289A1 (fr) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240047505A1 (fr) |
| EP (1) | EP4264684A1 (fr) |
| JP (1) | JP2023553737A (fr) |
| KR (1) | KR20230119152A (fr) |
| CN (1) | CN116601780A (fr) |
| FR (1) | FR3118289A1 (fr) |
| TW (1) | TW202243233A (fr) |
| WO (1) | WO2022129250A1 (fr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3137242A1 (fr) * | 2022-06-28 | 2023-12-29 | Aledia | Dispositif optoélectronique et procédé de fabrication |
| FR3137497A1 (fr) * | 2022-06-30 | 2024-01-05 | Aledia | Dispositif optoélectronique à réflecteur |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090032800A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Photonic crystal light emitting device |
| FR2995729A1 (fr) | 2012-09-18 | 2014-03-21 | Aledia | Dispositif opto-electrique a microfils ou nanofils semiconducteurs et son procede de fabrication |
| FR2997558A1 (fr) | 2012-10-26 | 2014-05-02 | Aledia | Dispositif opto-electrique et son procede de fabrication |
| FR3083002A1 (fr) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | Aledia | Dispositif optoelectronique comprenant une matrice de diodes |
-
2020
- 2020-12-17 FR FR2013521A patent/FR3118289A1/fr active Pending
-
2021
- 2021-12-15 WO PCT/EP2021/086030 patent/WO2022129250A1/fr active Application Filing
- 2021-12-15 KR KR1020237021206A patent/KR20230119152A/ko unknown
- 2021-12-15 CN CN202180084186.1A patent/CN116601780A/zh active Pending
- 2021-12-15 JP JP2023537134A patent/JP2023553737A/ja active Pending
- 2021-12-15 US US18/267,071 patent/US20240047505A1/en active Pending
- 2021-12-15 EP EP21839933.5A patent/EP4264684A1/fr active Pending
- 2021-12-17 TW TW110147394A patent/TW202243233A/zh unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090032800A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Photonic crystal light emitting device |
| FR2995729A1 (fr) | 2012-09-18 | 2014-03-21 | Aledia | Dispositif opto-electrique a microfils ou nanofils semiconducteurs et son procede de fabrication |
| FR2997558A1 (fr) | 2012-10-26 | 2014-05-02 | Aledia | Dispositif opto-electrique et son procede de fabrication |
| FR3083002A1 (fr) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | Aledia | Dispositif optoelectronique comprenant une matrice de diodes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022129250A1 (fr) | 2022-06-23 |
| US20240047505A1 (en) | 2024-02-08 |
| KR20230119152A (ko) | 2023-08-16 |
| EP4264684A1 (fr) | 2023-10-25 |
| TW202243233A (zh) | 2022-11-01 |
| JP2023553737A (ja) | 2023-12-25 |
| CN116601780A (zh) | 2023-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3811418B1 (fr) | Dispositif optoelectronique comprenant une matrice de diodes | |
| EP3401964B1 (fr) | Dispositif optoelectronique à diodes électroluminescentes | |
| WO2019001927A1 (fr) | Dispositif optoelectronique | |
| EP3084846B1 (fr) | Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes a extraction de lumiere amelioree | |
| FR3061607A1 (fr) | Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes | |
| EP4264684A1 (fr) | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial | |
| WO2013102664A1 (fr) | Substrat structure pour leds a forte extraction de lumiere | |
| WO2021130136A1 (fr) | Dispositif pour traitement par laser et procédé de traitement au laser | |
| EP4222785A1 (fr) | Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes a affichage couleur | |
| WO2022002896A1 (fr) | Dispositif optoélectronique et procédé de fabrication correspondant | |
| WO2022128484A1 (fr) | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial | |
| WO2022128485A1 (fr) | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial | |
| EP3871273A1 (fr) | Procédé de réalisation d'un dispositif optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes homogènes en dimensions | |
| EP3871255A1 (fr) | Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes a extraction de lumiere amelioree | |
| EP4264683A1 (fr) | Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes tridimensionnelles de type axial | |
| EP4082047A1 (fr) | Dispositif a composants optoelectroniques tridimensionnels pour decoupe au laser et procede de decoupe au laser d'un tel dispositif | |
| WO2024002833A1 (fr) | Dispositif optoélectronique à réflecteur et son procédé de fabrication |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220624 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |