Fabrication de diodes lumineuses miniaturisées et déplaçables
On trouve des LED de la taille d'une tête d'aiguille derrière les pointeurs lasers et les affichages électroniques. L'avènement des nanotechnologies s'accompagne de la recherche d'une miniaturisation toujours plus poussée des dispositifs électroniques et photoniques. Les nano-LED devraient révolutionner les applications dans le domaine de la microscopie haute résolution, du stockage d'informations à ultra-haute densité et même de l'éclairage commercial. Leur production en masse à l'avenir nécessitera des méthodes de fabrication rapides, flexibles et économiques. Des chercheurs ont initié le projet 'A novel approach to the fabrication of nanoscale light emitting diodes' (NANOLEDS), financé par l'UE, pour exploiter la diffusion d'atomes d'hydrogène (H) guidés par laser dans des structures de LED semiconductrices, créant des canaux à la nano-échelle pour la circulation du courant. Les canaux miniatures permettent des activations électriques et optiques localisées de zones à l'échelle inférieure au micromètre de la structure de LED. Simultanément, la recherche a développé les connaissances sur la physique des interactions de l'hydrogène dans les alliages semi-conducteurs qui font globalement l'objet d'un grand intérêt. Les chercheurs ont pu démontrer une forte modification des propriétés électriques des alliages de gallium arséniure nitrure (GaAsN) et gallium arséniure bismuth (GaAsBi) suite à une diffusion d'hydrogène, un effet qui fournit flexibilité et contrôle sans techniques de lithographie ou de gravure. Cette approche d'écriture directe par laser pour contrôler les propriétés électriques à la nanoéchelle facilitera le développement de techniques de fabrication rapides et faciles pour les nanotechnologies. Les chercheurs ont également fait la démonstration des propriétés électriques avancées des structures de LED à base de gallium manganèse arséniure (GaMnAs) et GaAs dopé au carbone (GaAS:C) suite la diffusion d'hydrogène. De plus, les chercheurs ont montré que les effets électriques de l'introduction d'hydrogène peuvent être contrôlés localement pour réaliser des nano-LED dans des dispositifs à base de GaAsN. Même si des difficultés ont été rencontrées pour former des canaux à la nanoéchelle à cause des défauts et des impuretés, un changement de focus a abouti à la fabrication de la première zone d'émission de lumière déplaçable dans une LED non-organique réalisée en faisant varier la tension appliquée. Cela a permis un contrôle précis de l'emplacement de la zone émettrice de lumière, ainsi qu'une augmentation d'un facteur 10 de l'intensité lumineuse. Le projet NANOLEDS a apporté une contribution importante pour une fabrication efficace du point de vue du coût, à grande échelle, de nano-LED présentant un excellent contrôle sur la localisation de l'émission de lumière et les propriétés électriques des matériaux semi-conducteurs employés. La méthode d'écriture directe par laser pour contrôler les propriétés à la nanoéchelle ouvre la voie à une fabrication simple et flexible, à grande échelle, de nano-LED.
