Ce travail étudie la reprise de croissance latérale par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques pour deux systèmes organisés de nanofils de GaN obtenus par croissance directe (approche « bottom-up ») sur des domaines de graphène, et des microfils obtenus par gravure d’une couche bidimensionnelle (approche « top-down ») sur saphir. L’objectif du travail de thèse est d’évaluer ces deux approches pour la croissance d’hétérostructures InGaN/GaN destinées à l’émission optique dans le visible pour les applications µLED.
Dans l’approche « bottom-up », des nanofils GaN, obtenus en épitaxie par jets moléculaires sur des vignettes de graphène, jouent le rôle de germes de nucléation pour réaliser des microdomaines localisés de GaN. La reprise de croissance a été menée pour di"érentes géométries de motifs (rayon et espacement) et a permis d’étudier l’extension latérale pour former des microdomaines GaN organisés de polarité N. Les mécanismes de croissance mettent en évidence la formation de défauts et d’inversions de polarité liées aux nanofils. Des microdomaines sans défaut étendu de surface, si ce n’est des inversions de polarité, peuvent être obtenus, notamment si la nucléation est réalisée à partir d’un très faible nombre de nanofils. La croissance de puits quantiques InGaN/GaN en surface de ces microdomaines a révélé le rôle important des marches biatomiques pour la polarité N. Ces marches augmentent fortement la vitesse de croissance, tandis que leur absence donne des longueurs de di"usion des adatomes particulièrement grandes qui limitent la croissance des puits quantiques. Ce phénomène conduit à une incorporation accrue d’indium dans les zones de polarité Ga, permettant ainsi une émission à 590 nm correspondant à une couleur ambre, proche du rouge.
Dans l’approche « top-down », la croissance latérale de puits InGaN/GaN est réalisée sur des réseaux organisés de microfils hexagonaux de GaN obtenus par gravure d’une couche planaire de GaN. En optimisant la géométrie des réseaux et les conditions de croissance, ayant un caractère confidentiel, la longueur d’onde a été augmentée pour obtenir une émission verte, voire une couleur ambre dans un cas spécifique. Ces résultats constituent une avancée pour l’intégration monolithique d’émetteurs multicolores et ouvrent la voie à de nouvelles architectures pour les dispositifs à µLED. ​