Flexible nanowire light emitting diodes

Diodes électroluminescentes flexibles à base de nanofils Les dispositifs flexibles ont connu un essor durant la dernière décennie, justifié par la promesse de nouvelles applications. Parmi ses applications, on retrouve des produits de consommation pour particuliers, tels que des textiles intelligents et écrans flexibles, mais également des produits médicaux, tels que les capteurs dits « sur-peau » ou certains autres dispositifs tels que des implants cochléaires optogénétiques.En ce qui concerne les LEDs, certains procédés ont permis d'aboutir à la construction de dispositifs flexibles fonctionnels, prouvant ainsi la faisabilité du projet. Ces dispositifs sont produits par encapsulation de structures InGaN/GaN à nanofils dans une matrice élastomère, conférant au dispositif les propriétés mécaniques de cette dernière, tout en rendant possible l'émission lumineuse. Les structures sont alors arrachées de leur substrat lors du procédé dit du « peel off ». Dans ces premières études, il a été choisi d'utiliser un procédé de croissance dit autoorganisé pour la fabrication des nanofils. Cette approche permet d'obtenir des structures de grande taille avec une distribution aléatoire, ce qui est avantageux pour l'encapsulation du dispositif. En revanche, cette géométrie avantageuse est obtenue au prix de l'homogénéité des propriétés des nanofils, ce qui signifie que la longueur d'onde d'émission ainsi que l'intensité lumineuse ne sont pas constantes sur la surface du dispositif.Dans ce doctorat, il a été fixé pour but de réaliser des dispositifs similaires, mais en utilisant des nanofils crus par croissance dite sélective. Cette approche permet de contrôler le positionnement des structures ainsi que d'assurer une grande homogénéité des propriétés. En revanche les dimensions et le positionnement rapproché des structures les unes des autres introduisent des nouvelles problématiques par rapport aux précédents dispositifs, notamment pour l'encapsulation.Quatre axes de travails ont été choisis dans ce projet :-Dans un premier temps, une étude du procédé de croissance des nanofils a été réalisée. Cette étude vise à préciser les connaissances concernant la croissance verticale de structures n-GaN par dopage Si.-Dans un second temps, les connaissances acquises durant cette étude ont été mises à profit pour optimiser la croissance de la coquille, contenant l'hétérostructure active InGaN/GaN ainsi que la couche p-GaN.-Ces deux études permettant d'optimiser les différentes étapes de la réalisation des structures, il a été choisi ensuite d'utiliser les structures obtenues pour la réalisation de dispositifs flexibles par encapsulation et peel off. L'optimisation du procédé et la mesure de performance des dispositifs obtenus ont été menées à bien et sont détaillées dans ce manuscrit.-Dans un dernier temps, une étude de la croissance de structures InGaN/GaN a été réalisée sur substrat 2D, particulièrement ici sur graphène. Ce mode de croissance innovant permet de s'affranchir des liaisons covalentes entre le substrat et les matériaux épitaxiés, qui représentent typiquement un obstacle lors de l'étape de peel off.A la suite de ces différents axes de travail, nous espérons fournir au lecteur une compréhension générale des méthodes et problématiques liées à la croissance de structures InGaN/GaN à nanofils, des défis liés à la fabrication de dispositifs flexibles, et de certaines des approches mises en place dès l'étape de croissance pour contourner ces défis.