Diode Electroluminescente blanche Monolithique à base d'un empilement de boîtes et puits quantiques NItrures – DEMONI

L'objectif est de développer un procédé industrialisable de diode électroluminescente blanche (DEB) pour les applications à l'éclairage (économie d'énergie), alternatif à ceux actuellement utilisés et basé sur un concept innovant et breveté. Il s'agit de valider une nouvelle approche en rupture technologique avec la filière actuelle (et ses déclinaisons) verrouillée par les grands acteurs du domaine. Le but est de permettre aux PME françaises partenaires d'accéder au nouveau marché considérable que représente l'éclairage par dispositifs à l'état solide. La filière que nous nous proposons de mettre en place reprend en l'améliorant le principe de DEB monolithique proposé et validé par le CRHEA dans les cinq dernières années. Par rapport au concept initial (empilement dans la zone d'injection électrique de la jonction p-n de puits quantiques émettant typiquement dans le bleu et le jaune pour obtenir de la lumière blanche), la zone d'injection électrique concerne ici uniquement l'émission dans le bleu. Les photons jaunes (ou du vert au rouge) sont émis de façon plus efficace grâce au pompage optique par photons bleus d'un empilement hors jonction p-n de boîtes quantiques (BQs) ad hoc (confidentiel). Un tel concept élimine le délicat problème de l'injection électrique dans une série de puits de rendements radiatifs différents et permet d'utiliser au mieux les avantages spécifiques des BQs (rendement quantique interne élevé). Trois substrats aux potentiels différents (Si, Saphir, GaN) seront utilisés permettant d'étendre le champ des applications de l'affichage bas coût à l'éclairage forte puissance en prenant en compte le rapport performance/coût.
The objective is to develop an efficient process that can be industrialized to fabricate White Light Emitting Diodes (WLED) for lighting application (energy savings), alternative to those currently used and based on an innovative patented concept. To this end, the first aim is to validate a new approach making a technological break with the routes presently followed (and locked) by the main industrial actors of the domain. The purpose is to allow French SME partners of the project to penetrate the new and considerable solid state lighting market. The new approach we propose corresponds to an improvement of the monolithic WLED basic concept developed at CRHEA in the last five years. Compared to the initial approach (p-n junction including a stack of quantum wells (QWs) emitting typically in the blue and yellow to produce white light), here only the blue emitting QWs are located in the p-n junction. The yellow (or green to red) photons are generated more efficiently by optical pumping by blue photons of appropriate quantum dots (QDs) stacks placed out of the p-n junction (confidential). This concept eliminates the delicate problem of the electrical injection in a series of QWs of different radiative efficiency and fully uses the specific advantages of QDs (high internal quantum efficiency). Three different substrates will be used (Si, Saphir, GaN) in order to extend the application range from low cost displays to high power lighting devices taking into account the performance/cost ratio.