La possibilité de réaliser des diodes électroluminescentes à partir de nanofils semiconducteurs a déjà été démontrée par plusieurs groupes (voir le Dossier Sciences Physiques Etats-Unis sur la nanophotonique https://www.bulletins-electroniques.com/rapports/smm07_014.htm), mais les techniques de fabrication utilisées jusque là se prêtent mal à une production à grande échelle.
Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST, Gaithersburg, MD), en collaboration avec des scientifiques de l’University of Maryland (College Park, MD) et de Howard University (Washington, DC) ont mis au point une méthode de fabrication de diodes électroluminescentes à partir d’homojonctions de nanofils en GaN qui utilise des moyens simples de photolithographie, de gravure humide et dépôt de couches minces.
Les nanofils de GaN intrinsèquement dopé n, fabriqués en grande quantité par la méthode traditionnelle VLS (Vapeur-Liquide-Solide) sont dilués dans une solution d’isopropanol pour être ensuite dispersés sur un substrat de GaN de type p. On a formé au préalable sur le substrat un réseau de plots métalliques isolés de forme cylindrique de 300 micro-m de diamètre et de 300 nm de hauteur, constitués d’une couche de SiO2 au contact du semiconducteur sur laquelle on a superposé des couches minces successives en Ti/Al/Ti pour assurer le contact électrique avec les nanofils. L’alignement des nanofils est réalisé par électrophorèse en appliquant une différence de potentiel entre deux cylindres adjacents : après alignement, les nanofils reposent en partie sur les plots de contact et en partie sur le substrat, avec lequel ils forment une jonction PN qui constituera le dispositif électroluminescent. Pour réaliser un bon contact avec les extrémités des nanotubes qui reposent sur les cylindres, on dépose une fine couche d’or à leur sommet par un procédé lift off. En imposant une tension entre les cylindres et le substrat, on peut polariser les jonctions obtenues et obtenir ainsi une émission de lumière dans l’ultra violet, à la longueur d’onde de 365 nm.
Ces travaux démontrent qu’il est possible de fabriquer des diodes électroluminescentes de dimensions nanométriques en grande quantité à partir de techniques relativement simples à mettre en oeuvre.
Source :
– https://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2007_0524.htm#led
– Publication parue dans Applied Physics Letters – "365 nm operation of n-nanowire/p-gallium nitride homojunction light emitting diodes" – A. Motayed, A. Davydov, M. He, S. N. Mohammed and J. Melngailis –
– Dossier Sciences Physiques Etats-Unis : "la Nanophotonique aux Etats-Unis"
https://www.bulletins-electroniques.com/rapports/smm07_014.htm
Rédacteur :
Romaric Fayol, [email protected] – Roland Hérino, [email protected]
