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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Développement d'un pseudo-substrat relaxé à base d'InGaN porosifié par anodisation électroch H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2021-18029  

Description du poste

Domaine

Technologies micro et nano

Contrat

Post-doctorat

Intitulé de l'offre

Développement d'un pseudo-substrat relaxé à base d'InGaN porosifié par anodisation électroch H/F

Sujet de stage

Développement d'un pseudo-substrat relaxé à base d'InGaN porosifié par
anodisation électrochimique

Durée du contrat (en mois)

24

Description de l'offre

Le projet PIRLE s’inscrit dans le domaine technologique des micro-écrans couleur à base de micro-LEDs au pas inférieur à 10 μm. C’est un thème pour lequel nous avons de nombreux contrats industriels au LETI, et qui nécessite donc un effort important de ressourcement. De façon générale, les micro-écrans couleurs peuvent être fabriqués à base de matériaux nitrures pour les pixels bleus et verts et de matériaux phosphures pour les pixels rouges. La technique de « pick and place » est généralement utilisée pour combiner sur le même substrat ces trois types de pixels provenant de familles de matériaux différents. Dans le cas des microécrans avec des pixels inférieurs à 10 μm, cette technique n’est plus utilisable en raison de problèmes d’alignement et de temps de procédé. La conversion de couleurs via l’utilisation de quantum dots ou nanophosphores est une des voies envisagées actuellement, mais le contrôle de leurs dépôts sur des petits pas pixels est difficile et leur tenue au flux n’est pas suffisamment robuste. Il est donc crucial de pouvoir obtenir les trois pixels RGB de façon native avec la même famille de matériaux et sur le même substrat. Pour cela, l’InGaN est le matériau le plus prometteur car, en théorie, il peut couvrir tout le spectre visible en fonction de sa concentration en indium. Les micro-LEDs bleues à base d’InGaN montrent déjà une luminance élevée. Pour émettre à des longueurs d’onde supérieures à 500nm, les puits quantiques (QWs) doivent contenir au moins 25% d’indium pour le vert et 35% pour le rouge. Malheureusement, la qualité du matériau InGaN au-delà de 20% d’In est dégradée en raison de la faible miscibilité de l’In dans le GaN, et en raison de la forte contrainte compressive inhérente à la croissance des QWs à base d’InGaN de la zone active en contrainte pseudomorphique (« In pulling effect »).

Une des principales solutions envisagées est de réduire la contrainte afin d’augmenter le taux d’incorporation d’In tout en conservant une bonne qualité matériau, garantissant des rendements quantiques importants quel
que soit la longueur d’onde émise. Aussi, l’objectif du projet est de réaliser un pseudo-substrat contenant une concentration en In déjà importante (>8%) et totalement relaxé grâce à une porosification électrochimique des mesas d’InGaN sous-jacents. Ce pseudo-substrat d’InGaN relaxé sera la base sur laquelle seront épitaxiées les structures émettrices à QWs, permettant d’incorporer plus d’In et d’accéder aux plus grandes longueur d’onde.

 

Profil du candidat

Le(la) candidat(e) commencera par prendre en charge la porosification des plaques structurées en mésas fournies par le laboratoire LITP (technologie pour la photonique). Il s’appuiera sur les points de fonctionnement identifiés par le thésard travaillant actuellement sur la compréhension des mécanismes d’anodisation électrochimique des nitrures. Le(la) candidat(e) concevra les échantillons poreux qui alimenteront l’ensemble du projet. A partir de ces structures mésas poreuses, le candidat se concentrera sur le développement d’un procédé d’épitaxie MOCVD de couches d’InGaN, relaxées et de bonne qualité cristalline (pas de dislocations supplémentaires ni de formation de pits). Il (elle) mettra en oeuvre des caractérisations matériaux (AFM, SEM, HR-DRX, PL, μPL, CL) afin de caractériser le taux de relaxation et la qualité cristalline de cette couche, ainsi que son homogénéité en concentration en In, en fonction du taux de porosification des mesas sous-jacentes, de la morphologie des pores et de leur taux d’indium, ainsi qu’en fonction des paramètres de croissance. La validation de la relaxation avec le paramètre de maille adéquat permettra à l’équipe épitaxie de réaliser des puits quantiques et structure LED émettant dans le rouge. Dans la mesure du possible (pour des pixels supérieurs à 40μm), l’intégration technologique sera réalisée sur la plateforme technologique III-V avec le support des experts internes LETI afin de réaliser des tests d’électroluminescence et allumer une μLED rouge. Cette validation de la preuve de concept est le GO/NOGO du projet à T0+12mois et correspond au renouvellement du contrat de post-doc pour une année.

En parallèle de ce travail, une étude originale sur le contrôle de la porosification via l’implantation des atomes de dopants sera réalisée dans le cadre de la thèse déjà en cours. Le post-doc pourra décliner les résultats acquis précédemment sur ce nouveau type d’échantillons et valider le concept du contrôle de la relaxation via le taux de porosification géré cette fois-ci par la dose d’implantation. Des reprises d’épitaxie de structures LEDs permettront de tester cette voie de porosification contrôlée pour émettre à différentes longueurs d’onde.


La dernière étape du projet consistera à mettre en oeuvre l’implantation localisée de l’InGaN afin d’obtenir des mesas avec trois taux de dopage différents, et donc trois taux de porosification différents chacun des mesas correspondant à un sous-pixel. L’épitaxie finale, en un seule run, incorporera plus ou moins d’indium en fonction du taux de relaxation des mesas qui émettront alors à des ??différents?? On vise la réalisation d’un réseau de μLED multi-spectral, l’objectif ultime étant l’émission de trois couleurs RGB. Une belle sortie deprojet serait la réalisation de 2 pixels émettant à 2 longueurs d’onde différentes sur la même plaque.

Localisation du poste

Site

Grenoble

Localisation du poste

France, Auvergne-Rhône-Alpes, Isère (38)

Ville

Grenoble

Demandeur

Disponibilité du poste

01/09/2021