Thèse soutenue le 26 avril 2022 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Nanophysique
Résumé : Cette thèse est consacrée à l’épitaxie sélective en phase vapeur aux organométalliques de multipuits quantiques InGaN/GaN pour la fabrication de micro-écrans émissifs. Les LED InGaN/GaN sont un candidat idéal pour cette application, notamment en raison de leur forte luminosité et leur grande fiabilité qui permet un haut rendement avec une faible consommation.
A ce jour, le grand défi des écrans émissifs est la réalisation d'un dispositif intégrant des pixels rouge, vert et bleu avec un pas inférieur à 10 µm. L’objectif de cette thèse est de développer des structures à multipuits quantiques InGaN/GaN émettant à différentes longueurs d’onde en utilisant l'épitaxie sélective en phase vapeur aux organométalliques. Cette technique consiste à masquer partiellement la surface du substrat avec une couche de matériau amorphe. Lors de la croissance, les espèces en phase gazeuse ne se déposent pas sur le diélectrique et migrent vers les ouvertures définies en amont dans le masque. Il est ainsi possible d'obtenir lors d'une même croissance des puits InGaN présentant des épaisseurs différentes, et donc des émissions de différentes couleurs.
L’étude présentée dans ce manuscrit s'articule autour de la croissance, la modélisation numérique basée sur la diffusion de particules en phase vapeur et en surface, et la caractérisation des empilements épitaxiés sélectivement. Nous étudions en premier lieu le dépôt du composé binaire GaN et de l’alliage InGaN avec un masque diélectrique afin de définir les conditions de croissances autorisant une bonne sélectivité.
Dans un second temps, nous étudions la croissance localisée de multipuits quantiques InGaN/GaN, et en particulier l’influence des effets de la croissance sélective sur les propriétés des structures en fonction des paramètres de croissance et de la géométrie du masque utilisé. Nous démontrons notamment une modulation étendue de la longueur d’onde d’émission mesurée par photoluminescence, de 405 à 608 nm dans des zones de recroissance de 3 µm obtenue en une seule croissance localisée à 805 °C, permettant d’envisager l’utilisation de cette technique dans la fabrication d’écrans émissifs.
Jury :
Présidente : Madame Isabelle Sagnes
Rapporteur : Monsieur Benjamin Damilano
Rapporteure : Madame Evelyne Gil
Examinateur : Monsieur Hubert Renevier
Examinatrice : Madame Magali Morales
Directeur de thèse : Monsieur Joël Eymery
Mots clés :
MOVPE, GaN, Épitaxie sélective, Multipuits quantiques, InGaN, LED
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