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Synthèse et propriétés de monocristaux, de poudres, films minces ou hétérostructures

Etudes à l'interface avec la matière biologique

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Soutenance de thèse de Pierre GAFFURI

Publié le 10 décembre 2020
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Soutenance 5 février 2021
13h30 - Amphi M001, Bâtiment M, rez-de-chaussée,Grenoble INP Phelma-Minatec
Grenoble INP - Phelma
3 parvis Louis Néel - 38000 Grenoble
Accès : TRAM B arrêt Cité internationale
Free entrance - No registration

Nouveaux matériaux pour des LED blanches éco-efficaces : hétérostructures à base de nanofils de ZnO et luminophores d'aluminoborate sans terres rares

Pierre GAFFURI

Pierre GAFFURI

Mots-clés:

LED pour l'éclairage, Nanofils de ZnO, Luminophores aluminoborate, Semi-conducteurs, Hétérostructures, Matériaux critiques

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Résumé

      L’implémentation généralisée de diodes électroluminescentes blanches (wLED), basées sur l’électroluminescence bleue d’une LED et la photoluminescence jaune d’un luminophore, représente une opportunité majeure de réduction de la consommation énergétique mondiale. Les performances des wLED reposent sur des matériaux considérés comme critiques par les mondes politiques et scientifiques, comme les nitrures de gallium et de gallium/indium pour la LED bleue, et le grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au cérium pour le luminophore. La synthèse de ces matériaux nécessite des techniques de dépôt physique et chimique coûteuses et à haute température. C’est dans ce contexte qu’ont été étudiés deux matériaux non critiques et fabriqués par des méthodes de chimie douce : les réseaux de nanofils de ZnO comme semi-conducteurs de type n, et les poudres d’aluminoborate comme luminophore. D’une part, les mécanismes de dopage extrinsèque et la modification associée de la croissance des nanofils de ZnO par dépôt en bain chimique ont été examinés, montrant les rôles dominants du pH et de la concentration en précurseurs. Les défauts et complexes de défauts incorporés au sein des nanofils de ZnO, cruciaux du point de vue applicatif, modifient largement leurs propriétés optiques et électriques. Leur croissance épitaxiale sur des couches minces de GaN de type p forme des hétérojonctions dont les propriétés d’électroluminescence sont évaluées. D’autre part, les poudres luminophores à base d’aluminoborate ont été synthétisées par la méthode Pechini, en substituant l’yttrium habituellement présent dans les particules amorphes. L’optimisation des nouvelles compositions chimiques et des traitements thermiques offre une émission spectrale large, dont le rendement quantique interne de luminescence dépasse 60 %. Cette étude permet une meilleure compréhension du piégeage d’espèces carbonées, et de leur rôle dans la luminescence. Finalement, l’intérêt des consommateurs pour de telles structures sans matériaux critiques et à basse énergie grise est mesuré et offre des perspectives optimistes pour leur développement.

Membres du jury/ Jury members :
 

Prof.

Véronique Jubera

Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux

Rapportrice

Dr

Daniel Lincot

Institut Photovoltaïque d'Ile de France

Rapporteur

Prof.

Gilles Lerondel

Université de Technologie de Troyes

Examinateur

Dr

Rachid Mahiou

Institut de Chimie de Clermont-Ferrand

Examinateur

Prof.

Bruno Masenelli

Institut des Nanotechnologies de Lyon

Examinateur

Dr

Vincent Consonni

Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique

Directeur de thèse

Dr

Estelle Appert

Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique

Co-encadrante de thèse

Dr

Mathieu Salaün

Institut Néel, Grenoble

Co-encadrant de thèse


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mise à jour le 4 février 2021

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  • Tutelle Grenoble INP
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