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Pour des LED à haute efficacité mais sans mercure


​Des chercheurs du CEA-Irig et de l'Institut Néel ont conçu et réalisé une jonction p-n à nanofils d'AlN qui ouvre la voie à une nouvelle famille de LED UV-C à haut rendement. Leur innovation, protégée par un brevet, cible des applications variées, parmi lesquelles la désinfection des surfaces.
Publié le 20 mai 2020

Un traité international entré en application en 2017 – appelé convention de Minamata – prépare l'interdiction à terme du mercure présent dans les lampes UV. Celles-ci ont de multiples usages : désinfection, traitement de l'eau et de l'air, blanchiment du psoriasis, détection de faux billets, éclairage des serres, etc. Cette exigence, conjuguée à l'émergence de virus hautement pathogènes, stimule fortement la R&D des diodes électroluminescentes (LED) visant à fournir des solutions de désinfection des surfaces par irradiation aux UV-C sans mercure.

Les LED UV élaborées à partir de nitrures GaN, AlN et de leur alliage AlGaN sont de bonnes candidates mais elles souffrent d'une efficacité trop basse. La plupart des dispositifs UV-C (230-280 nm) utilisés pour des besoins sanitaires présentent en effet une efficacité inférieure à 5 %.

Pour obtenir une émission UV, la fraction molaire d'AlN dans AlGaN est augmentée, rendant plus difficile le dopage en magnésium du semi-conducteur. Ceci complique la prise de contact électrique et augmente la résistance de la LED, conduisant in fine à une dégradation de son rendement.

Pour y remédier, les chercheurs grenoblois ont remplacé les couches minces d'AlGaN difficilement dopables par des nanofils d'AlN et ont ajouté une faible fraction d'indium au magnésium. Cette dernière astuce leur permet d'incorporer sans dommage une quantité bien supérieure de magnésium et donc d'améliorer le dopage des nanofils d'AlN, ainsi que la conduction électrique au sein de la LED et au niveau du contact.

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