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UNderstanding and improving the efficiency of InGaN Red LEDs for micro-Display applications

Description du projet

La voie monolithique vers des LED couvrant l’ensemble du spectre

Si les LED bleues en nitrure de gallium-indium (InGaN) sont efficaces, leurs versions rouges pâtissent d’une forte teneur en indium, qui provoque des contraintes dans le réseau cristallin et des défauts limitant leurs performances. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet UNIRED vise à surmonter ces obstacles en étudiant les limitations liées aux défauts dans les nanofils d’InGaN. Grâce à une croissance épitaxiale sélective par jets moléculaires, le projet contrôlera l’incorporation d’indium afin d’obtenir une émission rouge-vert-bleu réglable. Des stratégies innovantes, telles que l’encapsulation par une coque de GaN et l’utilisation de couches tampons à faible teneur en indium, seront mises en œuvre afin de supprimer les défauts et d’améliorer l’efficacité de l’émission rouge. UNIRED comparera également ses performances aux normes industrielles. Ces travaux devraient permettre une véritable intégration monolithique et ouvrir la voie à une nouvelle génération d’écrans micro-LED compacts, économes en énergie et à haute résolution.

Objectif

Indium gallium nitride (InGaN) semiconductors have emerged as a highly promising material platform for the realization of high-performance red–green–blue (RGB) micro-light-emitting diode (μLED) displays within a single material family. However, there remains a disparity in performance, with blue InGaN LEDs demonstrating higher efficiency than their red counterparts. The problem arises from the high indium (In) content, which leads to lattice strain, defect generation, and quantum-confined Stark effect hindering the development of high-efficiency red InGaN μLEDs. UNIRED aims to investigate defect-related limitations and their suppression strategies in InGaN nanowires (NWs). Overcoming these challenges is critical to unlock full-spectrum RGB emission from a monolithic system. UNIRED addresses this bottleneck by systematically undertaking an in-depth analysis of the types and origins of defects in high-In InGaN nanostructures, their influence on optoelectronic properties, and mitigation routes to minimize non-radiative recombination losses. This comprehensive approach is designed to establish clear structure–property correlations and provide pathways to enhance red emission. The methodology combines diameter-dependent selective area molecular beam epitaxial growth with controlled In incorporation for tunable RGB emission. Axial GaN barriers, lateral GaN shell encapsulation, and a low-In buffer layer collectively suppress defects, relieve strain, and enhance the efficiency of red-emitting NW-based μLEDs. UNIRED further benchmarks the performance of its monolithic NW-based μLEDs against industrial-standard nanophosphor-based red μLEDs to provide a clear comparative framework. By pioneering this integrated strategy, UNIRED aims to overcome the efficiency limitations of red InGaN emitters, enabling true monolithic RGB integration. The outcomes will pave the way for compact, energy-efficient, and high-resolution next-generation μLED display technologies.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 242 260,56
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)