Vous êtes-vous déjà demandé d'où viennent les petites lampes bleues ou blanches qui fleurissent partout au moment des illuminations de Noël ou sur vos téléphones portables? Proviennent-elles de Mars ou sont-elles apparues spontanément et par chance? Non! Elles sont le fruit d'une longue histoire qui a nécessité l'abnégation de nombreux chercheurs. Cette histoire est bien loin d'arriver à sa conclusion nous allons poursuivre son écriture en continuant de travailler comme ci-dessous.




Poste d’un doctorand vacant: Cotutelle entre Nice-Sophia Antipolis et la Ruhr-Universität Bochum

Vous êtes-vous déjà demandé d’où viennent les petites lampes bleues ou blanches qui fleurissent partout au moment des illuminations de Noël ou sur vos téléphones portables? Proviennent-elles de Mars ou sont-elles apparues spontanément et par chance ? Non ! Elles sont le fruit d’une longue histoire qui a nécessité l’abnégation de nombreux chercheurs. Cette histoire est bien loin d’arriver à sa conclusion nous allons poursuivre son écriture en continuant de travailler comme ci-dessous:

En 2014, le prix Nobel en physique fut décerné à Shuji Nakamura, Hiroshi Amano et Isamu Akasaki pour l’invention de la diode électroluminescente (DEL) bleue („light emitting diode“ LED) en nitrure de gallium (GaN) en 1995. Depuis sa création en 2007, notre Ecole Doctorale Franco-Allemande poursuit des recherches sur ce système de semiconducteurs. Le but de ces travaux est d’améliorer la qualité cristalline en optimisant la croissance et de fabriquer des nanostructures dans lesquelles des effets de la mécanique quantique apparaissent même à la température ambiante. Le partenaire français « CRHEA » travaille depuis plus de 15 ans sur le matériau GaN et est un des instituts européens les plus plus reconnus au niveau international dans ce domaine. La médiatisation liée au prix Nobel 2014 a permis au grand public de découvrir le sujet des DELs blanches et des nitrures (GaN). Le GaN est un semiconducteur à grand gap interdit qui peut émettre des photons dans le domaine du rayonnement ultraviolet. En alliage avec l’indium, InxGa1-xN, ces émissions sont décalées vers le bleu et le vert. C’est ce matériau qui porte la technologie actuelles des DEL visibles : ces DELs sont vouées à remplacer presque toutes les autres sources d’éclairage. C’est déjà le cas pour les ampoules incandescentes, aidé en cela par la législation qui favorise les nouvelles voies permettant des économies d’énergie à moyen terme. En plus des applications pour l’éclairage, d’autres applications émergent dans le domaine des micro-ondes, des technologies de télécommunication, par exemple dans les téléphones portables et les antennes relais, ou encore pour l’électronique de puissance.

La formation de chercheurs de très haut niveau dans ce domaine est donc incontournable afin d’assurer la présence de ce savoir-faire clé aux postes de responsabilité du marché du travail. Ceci est particulièrement vrai pour les deux pays européens, Allemagne et la France, qui concentrent la majorité de l’industrie du continent. A partir de ce constat, le Collège Doctoral Franco Allemand s’est fixé l’objectif de permettre un parcours de recherche binational aux jeunes doctorants comprenant l’étude de la croissance de ces semiconducteurs, la connaissance de l’optimisation et l’amélioration de ces matériaux ainsi que l’innovation par nanostructuration pour atteindre de nouvelles fonctionnalités.

Malgré le fait que des DEL bleus soient fabriquées depuis quelques années par milliards, il reste encore un potentiel scientifique colossal à explorer. En effet, la croissance de couches de semiconducteurs de la famille de GaN reste encore loin d’être parfaite, comparée aux autres filières de l’industrie des semiconducteurs. Ceci est en partie dû aux substrats dont la maille cristalline est peu adaptée à celle de GaN. Ces problèmes trouveront peut-être leur solution dans l’homoépitaxie sur substrats GaN ou par substrats de maille plus proche que celle du saphir utilisé industriellement. C’est le sujet poursuivi avec le ZnO par le nouveau responsable de l’Ecole Doctorale Franco-Allemande Dr. Jean-Michel Chauveau, ce qui introduit des perspectives intéressantes dans notre Ecole. On peut s’attendre à l’amélioration en rendement et en durée de vie des DEL. En particulier le transfert aux semiconducteurs de grand gap de l’ingénierie de bandes connue dans les matériaux GaAs ouvre la voie à un nouveau monde de composants optoélectroniques. Dans ce sens, notre plan de recherche pour la période à venir se concentrera non seulement sur le transport latéral mais aussi dans le transport "vertical“ (dans la direction de croissance) qui par ailleurs est un axe principal des recherches au CRHEA.
Contactez andreas.wieck@rub.de, 00 49 234 322 6726



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