6.Diodes
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Luminescence des semi-conducteurs Jacques Livage Collège de France www.ccr.jussieu.fr/lcmc rubrique ‘ cours du Collège de France ’ Luminescence des semi-conducteurs LED Diodes électroluminescentes QD Quantum Dots OLED Diodes électroluminescentes organiques Diodes électroluminescentes Light Emitting Diodes Semi-conducteurs extrinsèques dopage ‘n’ et ‘p’ Si(IV) - Sb(V) Nd Si(IV) - B(III) EF EF Na p Jonction p-n bc n EF EF Si/B bv Si/P Courbure de bande n eV0 EF EF p d Diffusion des porteurs de charge majoritaires qui laissent des sites ionisés localisés p n p+ B- p+ ee- p+ p+ p p+ e- p+ P+ e- e- barrière de potentiel B- P+ B- P+ B- P+ zone dépeuplée n e- Diode Zener + - Polarisation directe + - Polarisation inverse Redresseur de courant alternatif Diodes électroluminescentes Polarisation directe LED = Light Emitting Diodes Injection d’électrons et de trous dans la jonction + + p _ n e- p n p+ Recombinaison radiative électron-trou dans la jonction _ ehn = DE p+ Diodes électroluminescentes LED = Light Emitting Diodes recombinaison électron-trou dans la jonction avec émission de lumière + p _ n e- + _ p+ hn = DE p GaAS DE = 1,4 eV rouge GaP DE = 2,3 eV vert GaAsxP1-x gap variable n GaAs, GaP, AlAs, AlP La lumière émise dépend du gap GaX Eg (eV) GaP 2,25 vert GaAs 1,43 rouge GaSb 0,68 I.R. GaP Eg = 2,3 eV vert (gap indirect) GaN GaAs Eg = 1,4 eV rouge (gap direct) GaAs1-xPx 1,4 ≤ Eg ≤ 2,3 eV Diode bleue 1992 (Nichia Chemical - Japon) GaN - InGaN LED bleue : GaN 445 - 485 nm Nakamura Diodes électroluminescentes réflecteur Diodes électroluminescentes Décoration de Noël 2004 vitrine de ‘Sachs’ 5th Avenue - N.Y. 50 flocons de neige géants 72.000 LEDs 7m Diode Laser dopage ‘n’ >> dopage ‘p’ Inversion de population dans la zone dépeuplée au-delà d’une tension seuil Pierre Aigrain - 1958 p e- + p+ n e- Diodes laser = hétérojonctions p n GaAs 1,4 eV Eg = 1,9 eV émission dans la couche de GaAs AlxGa1-xAs Guide d ’onde n1 ≠ n2 p+ n laser p + AlxGa1-xAs Diode Laser face réfléchissante face semi-réfléchissante émission laser Jonction Diode laser pointeur laser Imprimante laser compact disque
