Prototype de LED UV à base de composite nitrure de bore/zéolithe pour la production de la lumière blanche – ZEOLIGHT

La production efficace de la lumière blanche est primordiale pour les applications industrielles, publiques et domestiques. Les LED émettant dans l’UltraViolet Profond (Far UltraViolet) avec leur faible besoin énergétique sont indispensables pour la production de la lumière blanche. Grâce à sa
large bande interdite et ses propriétés d’émission exceptionnelles dans l’UV, le nitrure de bore est le matériau de choix pour les sources de lumière dans le FUV. Le but du projet est d’élaborer des composites BN/zéolithe proposant des propriétés améliorées par rapport aux matériaux BN conventionnels. Les composites, composés de nanofils ou de nanorubans de BN à la structure contrôlée confinés dans les canaux sous nanométriques 1-D, 2-D ou 3-D des zéolithes TON ou MFI, par exemple, seront préparés en insérant des précurseurs moléculaires de BN dans des zéolithes sous haute pression. Cette étape sera suivie d’une pyrolyse sous atmosphère controllée pour obtenir le composite. Le fort confinement donnera lieu à des propriétés photoniques exceptionnelles avec une émission étroite dans le FUV. Le composite fait d’un BN sera intégré dans un prototype pour fournir une preuve de concept du dispositif LED FUV. Le prototype sera testé avec des phosphores conventionnels pour produire de la lumière blanche. Des solutions de repli concernant le choix de matériaux et des procédés sont proposées pour chaque étape du processus. Ce Projet de Recherche Collaborative est constitué par des équipes de recherche complémentaires de chimistes de l’Institut Charles Gerhardt Montpellier et l'Institut de Recherche sur les CERamiques (IRCER), l'ex-SPCTS, et de physiciens du Laboratoire Charles Coulomb, reconnues au niveau international dans les domaines de la synthèse du BN et des zéolithes, la science haute pression, la photonique, les méthodes spectroscopiques et les calculs ab initio. Au niveau national, les trois groupes sont au premier rang dans leurs domaines respectifs : la synthèse de BN à partir des précurseurs moléculaires, le remplissage des pores des zéolithes sous haute pression, les propriétés photoniques de BN. Cela a donné naissance au partenariat à l’origine du projet PRC. Les partenaires ont une longue histoire de collaboration et plusieurs publications en commun. Ce projet va contribuer à structurer l’activité de recherche sur les composites en France. L’impact principal du projet du point de vue technique sera la fabrication du prototype de LED FUV. Ces LED FUV sont des candidats pour la production de la lumière blanche avec une faible consommation d’énergie. En termes de « Technological Readiness Level », ce projet commence au TRL1 pour aboutir au TRL3 avec le prototype LED FUV. Les applications des LED à base de BN couvrent une large gamme spectrale de l’UVC à l’UVA car le dopage de BN permet de moduler le signal de photoluminescence. Cela ouvre la porte à de nouvelles applications industrielles et de partenaires pour le développement de ces LED. Les applications militaires comme les communications à courte distance dans des conditions atmosphériques difficiles concernent en particulier les grandes entreprises internationales comme Thales ou SAGEM. Un autre besoin est le remplacement des lampes UV lourdes et encombrantes dans les satellites qui concerne les entreprises citées ci-dessus et d’autres comme EADS. Pour d’autres applications dans les domaines de l’environnement, de la santé ou des procédés technologiques impliquant des espèces inorganiques ou organiques, les entreprises concernées par ces secteurs d’activité pourraient être intéressées. En tenant compte de la production de la lumière blanche avec des phosphores, l’éventail de partenaires industriels potentiels est si large que nous pensons que la meilleure manière de procéder est de déposer un brevet, le Pôle Européen de la Céramique, le FIST ou la SATT nous aideront ensuite à trouver des partenaires pour valoriser les résultats.