JP6559116B2 - センサと一体化された電子発光素子および当該素子の発光を制御する方法 - Google Patents
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Description
−第1の電気的接点に接続されていて、いわゆる順電圧または電流源からの第1のいわゆる順電圧の作用の下で発光可能なナノワイヤを含む第1の一連のいわゆる発光用一次ナノワイヤと、
−第2の電気的接点に接続されていて、電圧または電流源からの第2のいわゆる逆電圧の制御下で、周辺光および/または前記一次ナノワイヤの一部により発せられた光の一部の作用の下で光電流を生成可能である、前記一次ナノワイヤに隣接する第2の一連のいわゆる検出用二次ナノワイヤと、
−前記いわゆる順電圧を前記光電流の関数として制御する手段とを含んでいることを特徴とする。
−電圧または電流源からの第2のいわゆる逆電圧の制御下で、周辺光および/または前記一次ナノワイヤの一部により発せられた光の一部の作用の下で二次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットからの少なくとも1個の光電流を検出するステップと、
−いわゆる順電圧の作用の下で一次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットを前記光電流の関数として制御するステップとを含んでいることを特徴とする。
−一次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットに第1の初期電圧を印加するステップと、
−光電流を検出すべく二次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記素子の輝度を調整すべく前記一次ナノワイヤに印加する制御電圧の決定に際して前記光電流を加味するステップとを含んでいることを特徴とする。
−一次ナノワイヤの複数のサブセットに第1の初期電圧を印加するステップと、
−二次ナノワイヤの各サブセットが、ある波長で光子を発光している一次ナノワイヤのサブセットに隣接し、前記二次ナノワイヤが、二次ナノワイヤのサブセット毎の光電流を検出すべく前記基板の全体にわたり分布されている状態で、二次ナノワイヤの複数のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記素子の輝度の表面分布を調整すべく前記二次ナノワイヤのサブセットに各々関連付けられた前記一次ナノワイヤのサブセットに印加する制御電圧の決定に際して前記光電流を加味するステップとを含んでいることを特徴とする。
−前記一次ナノワイヤのサブセットに第1の初期電圧を印加するステップと、
−二次ナノワイヤの各サブセットが、波長λicで光子を発する一次ナノワイヤのサブセットに、前記波長λicで前記光子を捕捉可能なように隣接している状態で、二次ナノワイヤの複数のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記素子の前記合成色を調整すべく前記二次ナノワイヤのサブセットに各々関連付けられた前記一次ナノワイヤのサブセットに印加する制御電圧の決定に際して前記光電流を加味するステップとを含んでいることを特徴とする。
−光電流Iphを検出すべく二次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記光電流を電流閾値Iph.sと比較するステップと、
−前記光電流値Iphが前記閾値電流Iph.s未満である場合、前記電子発光素子を起動すべく一次ナノワイヤに順電圧の印加するステップとを含んでいることを特徴とする。
第1の例示的な素子を図4a、4bに示す。本例によれば、センサ部は基板の周囲に配置されている。ナノワイヤは、例えば上で記述して図1に示すような、450nmの青色領域で発光しやすい、GaNを主体とする核/殻型、且つInGaN系の1個または複数の量子井戸の構造を有している。
n=1.5(nはナノワイヤ間の媒体の屈折率)から、およびシミュレーションの実行により、隣接する一次ナノワイヤにより発せられた光子の約30%が、注目する前記二次ナノワイヤを通過できたものと考える。
6×6×1012×30%×1%、すなわち1011ph/秒の総捕捉能力が得られる。
−光電流を検出すべく逆電圧が二次ナノワイヤに印加され、
−光電流が閾値Iph.s未満である場合、前記電子発光素子を起動すべく順電圧が一次ナノワイヤに印加される。
本発明の第2の例示的な素子によれば、二次ナノワイヤは、前記素子の輝度L(x,y)の表面分布を監視可能にする素子の異なる領域のサブセットにグループ化されている。図7に、基板全体にわたり分布する二次ナノワイヤのサブセットに隣接する一次ナノワイヤのサブセットを有するそのような構成を示す。所与の領域と関して輝度の総和が異なるいくつかの領域1、2および3を模式的に示す。これらの領域を合わせて、模式的以示す例において輝度の総和、すなわちΣL1i(xi,yi)+ΣL2i(xi,yi)+ΣL3i(xi,yi)が得られ、検出された各々の光電流により調整可能である。本例では、領域1、2および3のナノワイヤには独立に電力供給することができる。異なるセクター内の二次ナノワイヤのサブセットにより生じた光電流は、各々の一次ナノワイヤの正確な電源電圧をΣL1i=ΣL2i=ΣL3iであるように決定する。
本発明の第3の例示的な素子によれば、RGB(赤、緑、青)成分から得られる白色光のような合成光の発光品質を監視することができる。
Claims (14)
- 基板の表面上にナノワイヤの組を含む構造を含む電子発光素子であって、
−第1の電気的接点に接続されていて、いわゆる順電圧または電流源からの第1のいわゆる順電圧の作用の下で発光可能なナノワイヤを含む第1の一連のいわゆる発光用一次ナノワイヤ(NTie)と、
−第2の電気的接点に接続されていて、電圧または電流源からの第2のいわゆる逆電圧の制御下で、周辺光および/または前記一次ナノワイヤの一部により発せられた光の一部の作用の下で光電流を生成可能である、前記一次ナノワイヤに隣接する第2の一連のいわゆる検出用二次ナノワイヤ(NTid)と、
−前記いわゆる順電圧を前記光電流の関数として制御する手段とを含み、
前記ナノワイヤが、前記第1の電気的接点の1個を前記第2の電気的接点の1個から電気的に絶縁すべく前記一次ナノワイヤと前記二次ナノワイヤとの間で不連続である透明な導電層で覆われており、
前記基板の表面は、全体にわたって平坦であることを特徴とする電子発光素子。 - 前記電圧を調整すべく前記光電流を前記順電圧または電流源に注入する手段を含み、前記手段が、前記構造の外部にあって前記二次ナノワイヤにより生じた光電流(Iph)を所与の基準電流(Iref)と比較すると共に前記一次ナノワイヤの電圧を制御すべく前記順電圧または電流源の電源調整器(11)に作用する電流コンパレータ(10)を含む回路を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載の電子発光素子。
- −前記第2の一連のいわゆる検出用二次ナノワイヤが、前記周辺光の存在下で、ゼロまたは逆電圧の制御下で光電流(Iph)を生成可能な検出ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットを含み、
−前記素子が、前記構造の外部にあって前記二次ナノワイヤにより生じた光電流を閾値電流(Iph.s)と比較して前記光電流値(Iph)が前記閾値電流値(Iph.s)未満である場合は、スイッチを備えた電源(21)を介して前記電子発光素子を起動する電流コンパレータ(20)を含む回路を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載の電子発光素子。 - 前記基板が、前記ナノワイヤを含む表面の反対側として定義される裏面に、前記第1の電気的接点の1個および前記第2の電気的接点の1個に共通の接点層を含んでいることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子発光素子。
- 前記基板上に分布された二次ナノワイヤのサブセットを含んでいることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子発光素子。
- 異なる波長λicで光子を発光しやすい一次ナノワイヤの複数のサブセットを含み、前記素子が、異なる波長λicでの発光の総和から生じた合成光を発することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子発光素子。
- 二次ナノワイヤの複数のサブセットを含み、二次ナノワイヤの各サブセットが、前記波長λicで前記光子を捕捉可能なように波長λicで光子を発する一次ナノワイヤのサブセットに隣接していることを特徴とする、請求項6に記載の電子発光素子。
- 前記ナノワイヤが、III−V族材料のヘテロ接合に基づく構造を有していることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子発光素子。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子発光素子を制御する方法であって、
−電圧または電流源からの第2のいわゆる逆電圧の制御下で、周辺光および/または前記一次ナノワイヤの一部により発せられた光の一部の作用の下で二次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットからの少なくとも1個の光電流を検出するステップと、
−いわゆる順電圧の作用の下で一次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットを前記光電流の関数として制御するステップとを含んでいることを特徴とする方法。 - 前記検出ステップの前に、前記二次ナノワイヤにより自身の発光が部分的に捕捉されるいわゆる発光用一次ナノワイヤ(NTie)の少なくとも1個のサブセットを制御するステップを含んでいることを特徴とする、請求項9に記載の電子発光素子制御方法。
- 電子発光素子の輝度を制御することをさらに含み、
前記輝度を制御することは、
−一次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットに第1の初期電圧を印加するステップと、
−光電流を検出すべく二次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記素子の輝度を調整すべく前記一次ナノワイヤに印加する制御電圧の決定に際して前記光電流を加味するステップとを含んでいることを特徴とする、請求項10に記載の電子発光素子制御方法。 - 電子発光素子の表面輝度の分布を制御することをさらに含み、
前記分布を制御することは、
−一次ナノワイヤの複数のサブセットに第1の初期電圧を印加するステップと、
−二次ナノワイヤの各サブセットが、ある波長で光子を発光している一次ナノワイヤのサブセットに隣接し、前記二次ナノワイヤが、二次ナノワイヤのサブセット毎の光電流を検出すべく前記基板の全体にわたり分布されている状態で、二次ナノワイヤの複数のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記素子の輝度の表面分布を調整すべく前記二次ナノワイヤのサブセットに各々関連付けられた前記一次ナノワイヤのサブセットに印加する制御電圧の決定に際して前記光電流を加味するステップとを含んでいることを特徴とする、請求項10に記載の電子発光素子制御方法。 - 異なる波長λicで発光するナノワイヤの複数のサブセットの発光から生じる合成光を発する請求項6および7のいずれか1項に記載の電子発光素子の色を制御する方法であって、
−前記一次ナノワイヤのサブセットに第1の初期電圧を印加するステップと、
−二次ナノワイヤの各サブセットが、波長λicで光子を発する一次ナノワイヤのサブセットに、前記波長λicで前記光子を捕捉可能なように隣接している状態で、二次ナノワイヤの複数のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記素子の前記合成色を調整すべく前記二次ナノワイヤのサブセットに各々関連付けられた前記一次ナノワイヤのサブセットに印加する制御電圧の決定に際して前記光電流を加味するステップとを含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項9に記載の電子発光素子を制御する方法であって、
−光電流(Iph)を検出すべく二次ナノワイヤの少なくとも1個のサブセットに逆電圧を印加するステップと、
−前記光電流を電流閾値(Iph.s)と比較するステップと、
−前記光電流値(Iph)が前記閾値電流(Iph.s)未満である場合、前記電子発光素子を起動すべく一次ナノワイヤに順電圧の印加するステップとを含んでいることを特徴とする方法。
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