Réalisation de pseudo-substrat lll-N relaxé par porosification électrochimique pour applications LED rouge

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de conception des diodes électroluminescentes à base d’InGaN à grandes longueurs d’onde. L’objectif visé est de pallier aux problèmes liés au désaccord de paramètre de maille entre le substrat de croissance et la zone active d’une micro-LED à fortes longueurs d’onde. La stratégie consiste à développer un pseudo-substrat InGaN sans contraintes (relaxé) avec un paramètre de maille a élevé et proche de celui des puits quantiques rouges.Le développement d’un pseudo-substrat InGaN relaxé est réalisé dans ce travail thèse en élaborant des mésas qui comportent une couche supérieure d’InGaN, suivie par une sous-couche de GaN poreux. L’InGaN supérieur réduit considérablement ces contraintes à travers les bords libres des mésas et en appliquant une énergie de déformation sur la couche sous-jacente compliante et fortement élastique du GaN poreux.Ce travail de thèse a permis de développer avec succès un pseudo-substrat In0,09GaN relaxé uniformément, à environ 99%, avec un paramètre de maille aInGaN = 3, 219Å et une surface qui comporte une densité de V-pits de 2,5 x 108 cm-2. Ce bon résultat est atteint grâce à une étude approfondie de la porosification électrochimique des matériaux GaN et InGaN et une simulation par éléments finis du comportement élastique des mésas InGaN sur GaN dense et poreux (dans le logiciel COMSOL MultiphysicsTM). L’utilisation de ce pseudo-substrat InGaN relaxé pour la croissance d’une structure micro-LED à fortes longueurs d’onde devrait avoir un impact favorable sur l’augmentation de sa longueur d’onde d’émission et l’améliorer de son efficacité quantique interne et externe. This thesis work is related to the conception of long wavelength InGaN based light emitting diodes. The objective is to overcome the problems related to the lattice mismatch between the growth substrate and the active region of a long wavelength micro-LED. The strategy is to develop a stress-free (relaxed) InGaN pseudo-substrate with a large mesh parameter close to that of the red quantum wells.The development of a relaxed InGaN pseudo-substrate is achieved in this thesis work by elaborating mesas that feature an upper InGaN layer, followed by a porous GaN sublayer. The top InGaN reduces its strain significantly through the free edges of the mesas and by applying strain energy to the compliant and highly elastic underlying layer of porous GaN.This thesis work successfully developed a ~99% uniformly relaxed In0.09GaN pseudo-subs