Epitaxie de GaN semi-polaire pour des LEDs haute fréquence

Les LEDs à base de semi-conducteurs nitrures ont atteint une grande maturité de par leur utilisation dans le domaine de l’éclairage. Si le champ électrique interne présent dans les puits quantiques InGaN ne limite pas l’efficacité des LEDs bleues, il induit en revanche l’effet stark confiné quantique (QCSE) qui limite la vitesse de réponse des LEDs et donc leur utilisation potentielle dans le domaine des communication optique haute fréquence. Dans ce contexte, la thèse consistera à maitriser la croissance MOCVD de couche InGaN/GaN sur SOI (Silicon on insulator) dans l’orientation cristalline semi-polaire [10-11] qui limite l’effet néfaste du QCSE. L’épitaxie de GaN sur SOI présente plusieurs difficultés à maitriser pour avoir la qualité de plaque nécessaire à la fabrication des µLEDs: les réactions chimiques entre Ga et silicium et la différence de coefficient d’expansion thermique entre GaN et silicium. Cette thèse se déroulera entre le CNRS-CRHEA à Valbonne où les conditions de croissance sur petit substrat seront optimisées et le CEA-LETI à Grenoble où le transfert vers de plus grand formats de substrats (200mm) aura lieu. La compréhension des mécanismes de croissance sera clé pour la réussite de cette thèse. Elle demandera une caractérisation structurale poussée des échantillons par exemple en utilisant les microscopies électroniques ou à sonde locale, qui donnent accès à une caractérisation à l’échelle atomique, les techniques de photo- et cathodo-luminescence etc. Enfin, cette thèse demandera de participer au design et à la caractérisation électro-optiques des µLEDs qui seront réalisées en salle blanche à partir des épi-structures développées sur petits et grands substrats. Ceci permettra d’optimiser leur performance et d’adapter les structures LED épitaxiées à l’orientation semi-polaire. Vous êtes titulaire d’un Master, dans le domaine de la physique ou des matériaux. Les principales compétences techniques souhaitées sont : une capacité de manipulation des échantillons, et une volonté d’apprendre à utiliser les équipements de caractérisation. Pour réussir cette thèse, le candidat devra aussi s’impliquer dans l’analyses des données, être en mesure de proposer des hypothèses, et de designer des plans de manips pour les tester.