Optimisation des structures de micro-LED InGaN pour un rendement quantique amélioré à faibles densités de courant

Résumé

Nous rapportons ici une étude numérique complète sur le comportement de fonctionnement et le mécanisme physique des micro-diodes électroluminescentes (micro-LED) à base de nitrure à faible densité de courant. L'analyse de l'effet de polarisation montre que la micro-LED subit un effet Stark à confinement quantique (QCSE) plus sévère à faible densité de courant, ce qui pose des défis pour améliorer l'efficacité et réaliser une émission full-color stable. Le transport et l'appariement des porteurs sont analysés pour déterminer les meilleures conditions de fonctionnement et optimiser la conception de structure de la micro-LED à faible densité de courant. Il est montré qu'un nombre moindre de puits quantiques (PQ) dans la région active améliore l'appariement des porteurs et le taux de recombinaison radiative, menant à un rendement quantique et une puissance de sortie plus élevés. L'efficacité de la couche de blocage d'électrons (EBL) pour la micro-LED est discutée. En supprimant l'EBL, le confinement des électrons et l'injection de trous sont trouvés améliorés simultanément, donc l'émission de la micro-LED est significativement améliorée à faible densité de courant. Les processus de recombinaison concernant Auger et Shockley-Read-Hall (SRH) sont investigués, et la sensibilité aux défauts est mise en évidence pour la micro-LED à faible densité de courant.

Synopsis : Le QCSE induit par polarisation, le transport et l'appariement des porteurs, et les processus de recombinaison des micro-LEDs InGaN fonctionnant à faible densité de courant sont investigués numériquement. Basé sur la compréhension de ces comportements et mécanismes de dispositif, des structures épitaxiales spécifiquement conçues incluant deux PQ, EBL hautement dopée ou sans EBL et p-GaN avec haute concentration de trous pour l'affichage émissif micro-LED efficace sont proposées. La sensibilité à la densité de défauts est aussi mise en évidence pour la micro-LED.

Introduction

Les diodes électroluminescentes (LED) visibles à base de nitrures du groupe III ont une large gamme d'applications incluant les signaux, la communication optique, le stockage d'information, les rétroéclairages, les affichages, et l'éclairage général (ou éclétat d'état solide). Depuis la première démonstration de micro-LED à disque InGaN avec un diamètre de 12 µm par Jiang et ses co-auteurs en 2000, la micro-LED a reçu un intérêt académique et industriel croissant dans les domaines des affichages haute résolution, de la communication par lumière visible, de la bio-médecine, et de la détection. Comparée à l'affichage à cristaux liquides (LCD) et à la diode électroluminescente organique (OLED), la micro-LED a les avantages de petite taille, haute résolution, haut rendement lumineux, haute luminosité, haute saturation des couleurs, longue durée de vie de fonctionnement, haute vitesse de réponse, et robustesse, ce qui en fait le candidat le plus prometteur pour la technologie d'affichage de prochaine génération. Les scénarios d'application de l'affichage micro-LED incluent les téléviseurs (TV) haut de gamme, les ordinateurs portables, les terminaux portables et mobiles, la réalité virtuelle (VR), la réalité augmentée (AR), l'affichage transparent, et ainsi de suite. Selon l'estimation de Yole, le marché de l'affichage micro-LED atteindra 330 millions d'unités d'ici 2025.

Les applications traditionnelles des LED à base de nitrures du groupe III, en particulier l'éclairage d'état solide, nécessitent que la puissance de sortie optique soit aussi élevée que possible. Au cours des trois dernières décennies, motivées par les applications de haute puissance, la recherche moderne pour les LED à base de nitrures, incluant la conception et l'optimisation de la structure épitaxiale, l'étude du comportement de fonctionnement et du mécanisme physique du dispositif, et l'amélioration de la technologie de fabrication, est principalement axée sur les grandes puces, la densité de courant de travail élevée, et la puissance d'entrée/sortie élevée. Premièrement, la région active des LED à base de nitrures a évolué de la structure hétéro la plus simple et du puits quantique unique (PQ) au stade initial aux puits quantiques multiples (PQM) d'aujourd'hui avec 5 périodes de PQ, et le nombre de PQ peut même atteindre 8 ou 10 pour plusieurs dispositifs de haute puissance commercialisés. L'EBL a été proposée pour bloquer la fuite d'électrons à haute densité d'injection de courant, même si elle peut aussi entraver l'injection de trous à un certain niveau. Pour les LED de haute puissance conventionnelles, le problème le plus substantiel est la réduction du rendement quantique externe (EQE) avec l'augmentation de la densité de courant, ce qui est connu sous le nom de droop d'efficacité. Le mécanisme intrinsèque de ce comportement est lié à la recombinaison Auger indirecte à haute densité de porteurs injectés. Quant à la fabrication, la géométrie de puce à film mince flip-chip et d'injection verticale sont développées pour étendre le niveau de puissance des LED à base de nitrures.

Des avancées considérables ont été réalisées pour les LED à base de nitrures traditionnelles de grande taille et de haute puissance, et certaines leçons apprises peuvent être exploitées pour l'étude des micro-LEDs. Cependant, les micro-LEDs sont encore très différentes de leurs homologues de haute puissance. Les différents comportements de fonctionnement, mécanismes et conditions des micro-LEDs peuvent entraîner des défis et des voies de recherche différents. Pour les LED traditionnelles, l'EQE de pointe est situé à haute densité de courant, et la densité de courant de travail est élevée et au-delà de l'efficacité de pointe (> 30 A·cm⁻²). Mais pour l'affichage émissif micro-LED, la densité de courant de travail devrait être beaucoup plus faible et souvent dans la gamme de 0,02 à 2 A·cm⁻². À cette faible densité de courant, l'EQE des LED à base de nitrures traditionnelles est très faible et n'est pas suffisante pour les applications pratiques d'affichage micro-LED. En utilisant les avantages du V-pit pour cripler les dislocations et améliorer l'injection de trous, Zhang et ses co-auteurs ont créé des LEDs InGaN efficaces avec une efficacité de pointe jusqu'à 24,0 % à 0,8 A/cm². Cependant, les puces LED rapportées par Zhang et al. sont encore limitées à la taille traditionnelle (1 mm × 1 mm), qui est beaucoup plus grande que celle de la micro-LED. De plus, de nombreux travaux ont rapporté que le rendement quantique interne (IQE) et l'EQE des micro-LEDs diminuent à mesure que la taille de la puce est réduite. Cette dégradation dépendante de la taille est principalement attribuée à la recombinaison de surface et aux dommages de paroi latérale induits par la gravure sèche assistée par plasma. Ces effets de paroi latérale contribuent à la recombinaison non-radiative Shockley-Read-Hall (SRH), diminuent alors le rendement quantique, et deviennent beaucoup plus graves avec une taille de puce plus petite en raison de la surface spécifique/paroi latérale plus grande par rapport à la région active du dispositif. Pour adresser ce problème, la passivation de paroi latérale utilisant des matériaux diélectriques et la gravure humide utilisant l'acide fluorhydrique tamponné ou la méthode photoélectrochimique ont été proposées pour minimiser ces effets à un certain niveau pour la micro-LED. Cependant, même améliorée par la passivation de paroi latérale, l'EQE de pointe des micro-LEDs (avec une taille inférieure à 60 µm) est encore inférieure à 25 %, et diminue dramatiquement à quelques pourcents à une densité de courant inférieure à 2 A·cm⁻². En particulier pour la micro-LED rouge à base d'InGaN, l'EQE actuellement rapporté est assez limité à moins de 1 %, en raison de la forte polarisation et de la mauvaise qualité cristalline. De plus, avec la réduction de la taille de la puce, la position de l'EQE de pointe se déplace aussi vers une densité de courant plus élevée, ce qui entravera davantage l'efficacité élevée à faible densité de courant.

Par conséquent, améliorer le rendement quantique à faible densité de courant devient le grand défi et la question scientifique critique pour l'application d'affichage émissif micro-LED. Pour ce but, l'efficacité de pointe devrait être augmentée, et la position d'apparition de l'efficacité devrait être déplacée vers une densité de courant inférieure appropriée. Les travaux précédents se concentraient principalement sur l'amélioration de la technologie de fabrication telle que la passivation de paroi latérale. Pour améliorer l'efficacité, l'investigation des comportements de fonctionnement et des mécanismes physiques des micro-LEDs à faible densité de courant, qui est encore relativement inexplorée et manque de compréhension, est aussi essentielle. En outre, pour créer un dispositif qui peut améliorer l'efficacité à faible densité de courant avec une valeur maximale, la structure épitaxiale de la micro-LED a aussi besoin d'être re-conçue et optimisée, ce qui devrait être très différent de leurs homologues traditionnels de grande taille et haute entrée/sortie. Pour l'instant, la structure épitaxiale spécifiquement conçue pour l'affichage émissif micro-LED fonctionnant à faible densité de courant fait encore défaut.

Dans ce travail, les défis uniques des micro-LEDs pour l'application d'affichage fonctionnant à faible densité de courant sont mis en évidence, et des solutions potentielles pour les adresser sont proposées. En utilisant le logiciel Advanced Physical Model of Semiconductor Devices, nous investiguons numériquement les comportements de fonctionnement et les mécanismes physiques des micro-LEDs InGaN à diverses densités de courant de 200 à 0,1 A/cm². Le diagramme de bandes, la fonction d'onde, et le champ de polarisation sont simulés et analysés pour le QCSE de la micro-LED, et un QCSE plus sévère à faible densité de courant est confirmé. Les influences du nombre de PQ, de la concentration de dopage de type p et de l'EBL AlGaN sur le transport des porteurs, l'appariement des porteurs, la recombinaison radiative et le rendement quantique de la micro-LED sont investigués systématiquement. L'effet et le mécanisme concernant la recombinaison SRH et Auger sont aussi discutés. Basé sur la simulation et l'analyse, une structure épitaxiale optimisée spécifiquement conçue pour la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant est proposée.

Structures de dispositifs et méthodes de simulation

Dans cette étude, la structure commune de micro-LED bleue InGaN avec une taille de puce rectangulaire de 60 × 60 µm et une longueur d'onde d'émission de pointe autour de 465 nm est utilisée pour la simulation. La figure 1 montre que la micro-LED bleue est composée d'une couche n-GaN de 200 nm, d'une région active PQM, d'une couche EBL p-Al₀,₁₅Ga₀,₈₅N de 20 nm et d'une couche p-GaN de 150 nm. La région active PQM consiste en 8, 5, 3, 2 ou 1 périodes avec un PQ In₀,₂₅Ga₀,₇₅N d'épaisseur 2,5 nm embarqué dans une barrière quantique (BQ) In₀,₀₅Ga₀,₉₅N d'épaisseur 10 nm. La composition In des PQM est ajustée et optimisée pour atteindre la longueur d'onde d'émission bleue désirée. Les concentrations de dopage du n-GaN, de l'EBL p-AlGaN, et du p-GaN sont 2 × 10¹⁸ cm⁻³, 3 × 10¹⁸ cm⁻³, et 1 × 10¹⁹ cm⁻³, respectivement.

Les propriétés optiques et électriques des micro-LEDs sont investiguées numériquement en utilisant le logiciel Advanced Physical Model of Semiconductor Devices. Dans la simulation, 50 % des densités de charge d'interface causées par la polarisation spontanée et piézoélectrique est assumé. Excepté pour les mentions spécifiques, la durée de vie SRH et le coefficient de recombinaison Auger sont fixés à 100 ns et 1 × 10⁻³¹ cm⁶·s⁻¹, respectivement. Le rapport de décalage de bande est assumé 0,7/0,3, l'efficacité d'extraction de lumière est fixée à 70 %, et la température de fonctionnement est 300 K. Les autres paramètres de matériau utilisés dans la simulation peuvent être trouvés dans la référence.

Résultats et discussions

Le rendement énergétique (WPE) de la LED peut être exprimé comme suit : WPE = P_out / (I_op × V) = η_EQE × (ħω / (e × V)) = η_EQE × η_elect, où P_out désigne la puissance de sortie optique, I_op est le courant de fonctionnement, V est la tension de commande, ħω est l'énergie du photon, et η_elect est l'efficacité électrique. L'EQE η_EQE est un produit de l'efficacité d'injection de courant (CIE) η_CIE, de l'IQE η_IQE et de l'efficacité d'extraction de lumière (LEE) η_LEE. De plus, selon le modèle ABC, η_IQE peut être exprimé comme suit : η_IQE = R_rad / (R_rad + R_SRH + R_Auger), où R_rad est le taux de recombinaison radiative, R_SRH est le taux de recombinaison non-radiative SRH, et R_Auger est le taux de recombinaison Auger. La figure 1 montre les différents types d'efficacité et les mécanismes physiques et facteurs connexes.

R_rad et CIE doivent être maximisés, l'efficacité électrique et LEE doivent être améliorées, et les recombinaisons SRH et Auger doivent être réduites pour améliorer l'efficacité globale de la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant. Des approches au niveau système sont requises pour adresser tous ces défis. Excepté l'extraction de lumière, ces défis seront discutés dans les sections suivantes, et des solutions potentielles pour créer une structure épitaxiale efficace de micro-LED seront aussi proposées.

QCSE à faible densité de courant : champ de polarisation interne

Le QCSE induit par polarisation est l'un des facteurs dominants qui limitent l'IQE des LEDs à base de nitrures. Le QCSE a été largement étudié pour les LEDs traditionnelles de grande taille et de haute puissance, mais manque encore de discussion suffisante dans le contexte des applications spécifiques aux micro-LEDs. Par conséquent, cet effet important est investigué en premier. La région active de la micro-LED discutée ici est construite par 5 périodes de PQ, qui est le nombre de PQ le plus couramment utilisé pour les LEDs à base de nitrures traditionnelles.

La figure 2a montre les diagrammes de bandes d'énergie et les fonctions d'onde d'électrons et de trous du premier niveau du cinquième PQ à 200 et 0,1 A/cm². La BQ et le PQ subissent une grande courbure de bande, menant à la séparation spatiale des fonctions d'onde d'électrons et de trous. De plus, la courbure de bande est plus forte à faible densité de courant, indiquant un QCSE plus fort. Ce phénomène est attribué à l'effet d'écran faible avec moins de porteurs hors équilibre à faible densité d'injection de courant. La figure 2b montre qu'un QCSE plus sévère améliore la séparation spatiale des fonctions d'onde des porteurs à faible densité de courant, ce qui mène à un taux de recombinaison radiative plus faible. Les taux de recombinaison radiative et les spectres EL sans et avec effet de polarisation, c.-à-d. sans et avec QCSE, sont calculés davantage pour montrer comment la séparation électron-trou réduit quantitativement l'émission à faible densité de courant. Les figures 2c, d montrent que l'intensité intégrale du taux de recombinaison radiative et l'intensité EL sont réduites d'environ 84,0 % et 72,3 % par le QCSE, respectivement. Ces résultats indiquent qu'il est plus difficile d'améliorer l'efficacité pour les micro-LEDs que pour leurs cousines traditionnelles de haute puissance en raison du QCSE renforcé à faible densité de courant.

De plus, le contrôle précis et stable de la longueur d'onde d'émission à différentes densités d'injection de courant est critique pour l'affichage micro-LED, car il détermine divers paramètres importants, tels que la luminosité, la précision des couleurs, et la saturation. Cependant, un QCSE plus sévère à faible densité de courant rend cela un grand défi, en particulier pour les micro-LEDs vertes et rouges qui nécessitent une composition d'Indium plus élevée. En tant que résultat direct de l'augmentation de la courbure de bande dans les PQ InGaN avec une composition d'Indium plus élevée et un QCSE plus fort, le décalage de longueur d'onde versus densité de courant devient plus prononcé en raison de l'effet d'écran. Les spectres EL des micro-LEDs rouge, vert, et bleu à base d'InGaN avec diverses densités de courant sont calculés davantage pour montrer comment le décalage spectral affecte les points de couleur dans l'affichage. La figure 2e illustre le diagramme de chromaticité CIE 1931 (x, y) correspondant. Clairement, la couleur de l'émission des micro-LEDs RGB change grandement du vert vers le bleu-vert lorsque la densité de courant augmente. La valeur x CIE 1931 passe de 0,1676 à 0,2084, et la valeur y CIE 1931 passe de 0,3891 à 0,3106. Ce changement substantiel du point de couleur versus densité de courant détériore grandement la performance de l'affichage micro-LED.

De nombreux rapports ont suggéré plusieurs approches pour supprimer le QCSE, telles que l'utilisation de barrières super-réseau ultra-minces InGaN/AlGaN, des PQM InGaN/GaN/AlGaN/GaN avec barrière intercalaire GaN, des PQM froissés, et l'insertion d'une couche de relâchement de contrainte avant les PQM. Mais le QCSE est induit par les propriétés intrinsèques du matériau nitrure de plan c. Plusieurs ajustements des PQM ne sont pas suffisants pour supprimer cet effet complètement. Récemment, une efficacité décente a été atteinte pour les LEDs à base de nitrures non-polaires. Si le coût du substrat GaN non-polaire peut être réduit, la LED non-polaire peut être une solution idéale pour diminuer le QCSE et réaliser une émission full-color stable.

Transport et appariement des porteurs

La densité de courant d'électrons (J_n) et de trous (J_p) peut être exprimée comme suit : J_n = σ_n |E| = n q μ_n |E|, J_p = σ_p |E| = p q μ_p |E|, où σ_n et σ_p désignent la conductivité, n et p sont la concentration, μ_n et μ_p sont la mobilité pour l'électron et le trou, respectivement, et E désigne le champ électrique. Dans les nitrures, la concentration de trous est d'un ordre de grandeur inférieure à celle des électrons, et la mobilité des trous est de deux ordres de grandeur inférieure à celle des électrons. Cette asymétrie de concentration et de mobilité mène au désaccord de flux de porteurs (J_n > J_p) et détériore la performance de la LED de deux manières suivantes.

Efficacité d'injection de courant : L'efficacité d'injection de courant η_CIE représente le rapport du courant de recombinaison J_recomb au courant total J_total, comme l'équation suivante : η_CIE = J_recomb / J_total = (J_n-recomb + J_p-recomb) / (J_n + J_p) = 2 × J_p / (J_n + J_p). J_recomb dépend du plus petit des deux courants de porteurs, c.-à-d. le courant de trous. L'équation confirme que le désaccord de porteurs (J_n > J_p) limite la maximisation de la CIE.

Taux de recombinaison radiative : Le taux de recombinaison radiative R_rad est décrit par la règle d'or de Fermi comme l'équation suivante : R_rad = C × ∫ dE_cv h ν_cv |M_T(E_cv)|² ρ_r(E_cv) f_v (1 - f_c), où C est une constante, E_cv est l'énergie de transition, h est la constante de Planck, ν_cv est la fréquence de la lumière générée, ρ_r est la densité d'états réduite, f_c et f_v sont les distributions de Fermi-Dirac, et |M_T|² est l'élément de matrice de momentum. Moins de trous et l'accumulation additionnelle d'électrons dans le PQ peuvent mener à l'expansion du réseau cristallin et à l'accumulation de contrainte de traction. Sous cette variation de contrainte, les densités de charge des niveaux quantiques autour du maximum de la bande de valence sont réduites. Cela diminue davantage la probabilité de transition optique et réduit R_rad selon l'équation. De cette manière, le désaccord de porteurs local dans un PQ unique limite aussi l'IQE.

Dans les sections suivantes, les influences du nombre de PQ, de la concentration de dopage de type p, et de la structure EBL sur le transport des porteurs seront analysées pour déterminer les meilleures conditions d'appariement de porteurs. Finalement, une structure épitaxiale optimisée pour l'affichage micro-LED efficace fonctionnant à faible densité de courant sera proposée.

Désaccord de porteurs dans 5 PQ

Premièrement, les propriétés de transport des porteurs de la micro-LED bleue avec 5 PQ sont simulées. Les distributions de concentration de porteurs à 200 A/cm² et 0,1 A/cm² sont illustrées. La distribution inhomogène dans 5 PQ peut être observée à la fois à haute et basse densités de courant. La mobilité électronique dans les PQM (684 cm²/V·s) est de deux ordres de grandeur supérieure à la mobilité des trous (10 cm²/V·s). Donc, les électrons peuvent juste s'injecter dans, puis traverser les PQM sans participer à la recombinaison, menant au problème de fuite d'électrons et à une faible CIE.

La figure 3a montre la distribution de la densité de courant d'électrons et de trous à 200 A/cm². La densité de courant de trous totale (217,4 A/cm²) n'est que 65,2 % de celle des électrons (333,3 A/cm²), indiquant un désaccord sévère des porteurs et une faible CIE. Le courant de fuite d'électrons est aussi élevé que 116,0 A/cm², ce qui détériore à la fois l'efficacité radiative et l'injection de trous. Comme montré sur la figure 3b, le courant de fuite d'électrons n'est que de 0,01 A/cm², et la η_CIE calculée est aussi élevée que 95 % à 0,1 A/cm². Ces résultats indiquent qu'atteindre une CIE élevée est plus facile à faible densité de courant. Cependant, sauf le 5ème PQ où J_p peut être égal à J_n, le désaccord de porteurs et l'accumulation additionnelle d'électrons sont assez sévères dans les autres quatre PQ (PQ 1, 2, 3 et 4) à la fois à haute et basse densité de courant. À 200 A/cm², les densités de courant d'électrons de ces quatre PQ sont 120, 43, 16 et 5 fois plus élevées que la densité de courant de trous. À 0,1 A/cm², elles sont 23, 9, 4, et 2 fois plus élevées que le courant de trous. Basé sur l'équation, ce grand désaccord de porteurs diminue évidement le taux de recombinaison radiative de ces quatre PQ. Par conséquent, les taux de recombinaison radiative dans ces quatre PQ sont juste d'environ 3,4 %, 4,0 %, 10,1 %, et 34,2 % à 200 A/cm², et 11,3 %, 10,1 %, 10,7 % et 21,2 % à 0,1 A/cm² par rapport au 5ème PQ. Ce désaccord de porteurs et cette faible émission radiative réduisent finalement l'efficacité monolithique de la micro-LED.

Facteurs influençant le transport et l'appariement des porteurs

Nombre de PQ : Pour les LED traditionnelles de grande taille fonctionnant à haute densité de courant, les PQM avec 5, même 8 ou 10 périodes doivent être utilisées pour atteindre une haute puissance de sortie optique. Cependant, pour l'affichage émissif micro-LED, la puissance de sortie est beaucoup plus faible et la densité de courant de travail est beaucoup plus faible. Comme discuté dans la section précédente, même à faible densité de courant, le désaccord de porteurs reste assez sévère dans 5 PQ, et seulement un PQ peut atteindre la meilleure condition d'appariement. De cette perspective, pour la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant, la région active avec un nombre de PQ moindre devrait être une meilleure conception pour améliorer l'efficacité due à l'appariement des porteurs amélioré.

L'effet du nombre de PQ sur la micro-LED est investigué pour vérifier notre hypothèse. Les figures 4a-f montrent la densité de courant de porteurs et le taux de recombinaison radiative à 0,1 A/cm² des LEDs avec 3 PQ, 2 PQ, et 1 PQ, respectivement. Les courbes de courant n'ont qu'un point d'intersection (un point de meilleur appariement de porteurs, J_n = J_p) en raison de la tendance monotone décroissante du courant, mais avec moins de PQ, comme dans les cas de 3 PQ et 2 PQ, deux points d'intersection peuvent être atteints dans deux PQ différents. En d'autres termes, le désaccord de porteurs dans les PQM peut être partiellement surmonté avec moins de PQ. Surtout pour les 2 PQ, avec un ajustement approprié, l'appariement parfait du flux de porteurs peut être atteint dans les deux PQ. Le taux de recombinaison radiative est aussi plus élevé dans les 2 PQ que dans les 3 PQ et 5 PQ car la consommation des porteurs par la recombinaison radiative est plus concentrée dans la région active avec moins de PQ. Sans doute, le meilleur appariement de porteurs est dans la LED avec seulement 1 PQ, et le taux de recombinaison radiative est aussi le plus haut pour 1 PQ.

La figure 5a, b montre l'IQE en fonction de la densité de courant entre 0 à 200 A/cm² et 0 à 10 A/cm², respectivement. Pour une densité de courant supérieure à 50 A/cm², l'IQE diminue quand le nombre de PQ est réduit. En contraste, l'IQE avec une densité de courant inférieure à environ 30 A/cm² augmente quand le nombre de PQ diminue. À 0,1 A/cm², les valeurs d'IQE pour 8, 5, 3, 2, et 1 PQ sont 55 %, 62 %, 69 %, 77 %, et 78 %, respectivement. De plus, comme montré sur la figure 5b, la position de l'IQE de pointe se déplace aussi de 6,0 A/cm² dans 8 PQ à la densité de courant la plus basse d'environ 1,2 A/cm² dans 2 PQ. Les courbes d'IQE à faible densité de courant (< 1 A/cm²) deviennent aussi plus raides et plus pointues avec un nombre de PQ plus faible, indiquant qu'atteindre l'efficacité la plus haute est plus facile et plus rapide. C'est très bénéfique pour améliorer l'efficacité à faible densité de courant. Le mécanisme physique derrière cette tendance de l'IQE peut être expliqué par le meilleur appariement du flux de porteurs, et une émission radiative plus concentrée et plus forte dans la région active avec un nombre de PQ moindre. Comme montré sur la figure 5c, comparé à 8 PQ, l'intensité EL intégrale de 5, 3, 2, et 1 PQ à 0,1 A/cm² sont augmentées d'environ 6,1 %, 14,8 %, 28,4 %, et 32,1 %, respectivement. Ce résultat confirme que non seulement l'efficacité mais aussi la puissance de sortie sont améliorées avec un nombre de PQ moindre.

Les résultats de simulation montrent que 1 PQ a l'intensité EL la plus haute et peut-être la meilleure structure pour la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant. Cependant, expérimentalement, il est difficile de cultiver épitaxialement juste un PQ qui a une surface plane et une interface nette. De plus, pour la structure 1 PQ, la position de l'IQE de pointe augmente légèrement à 2,9 A/cm², et la forme de la courbe d'IQE change aussi légèrement. Cela peut être expliqué par la circonstance spéciale du PQ unique. Comparé aux autres PQ, le PQ adjacent à l'EBL a un environnement de polarisation spécial et est considéré comme un « PQ problématique ». Ce sujet sera discuté avec plus de détails dans la section sur l'EBL AlGaN. Considérant ces raisons, les 2 PQ devraient être la meilleure conception de région active, qui a un appariement de flux de porteurs similaire, une valeur d'IQE proche, et une intensité EL proche de 1 PQ. Par conséquent, dans les sections suivantes, toutes les simulations sont basées sur la micro-LED avec 2 PQ.

Concentration de dopage du p-GaN : La performance des LEDs 2 PQ avec différentes concentrations de dopage de type p dans le p-GaN est investiguée davantage. Comme montré sur la figure 6a, quand la concentration de dopage du p-GaN augmente de 1 × 10¹⁸ cm⁻³ à 5 × 10¹⁹ cm⁻³, les taux de recombinaison radiative à 0,1 A/cm² augmentent davantage d'environ 3,1 % et 3,0 % pour les deux PQ. La figure 6b montre que la densité de courant de trous totale augmente de 0,157 à 0,162 A/cm², pendant ce temps, la densité de courant de fuite d'électrons est réduite de 0,009 à 0,005 A/cm² avec l'augmentation de la concentration de dopage. Il vaut la peine de noter que le courant de recombinaison dans le PQ côté n est plus élevé que le PQ côté p. Par conséquent, le taux de recombinaison radiative près du PQ côté n est aussi légèrement plus élevé que celui près du PQ côté p. Comme montré sur la figure 6c, on peut trouver que la barrière d'énergie pour les porteurs dans l'EBL, qui est définie comme la distance d'énergie entre le niveau quasi-Fermi d'électron/trou et la bande de conduction la plus haute ou la bande de valence la plus basse, sont presque inchangées sous différentes concentrations de dopage du p-GaN, c'est-à-dire que l'injection de trous n'est pas améliorée en augmentant la concentration de dopage. La figure 6d montre la concentration moyenne de trous dans le p-GaN et les PQ. La concentration de trous dans le p-GaN est presque exponentiellement dépendante de la concentration de dopage. À l'intérieur des PQ, la concentration de trous est augmentée d'environ deux fois de 1,59 × 10¹⁹ cm⁻³ à 3,08 × 10¹⁹ cm⁻³ avec une concentration de dopage plus élevée. Ces résultats indiquent que la concentration de trous augmentée est la contribution principale pour l'amélioration de la recombinaison radiative. Par conséquent, même à faible densité de courant, le problème de dopage de type p des nitrures reste notable, et améliorer l'efficacité de dopage et la concentration de trous est encore bénéfique pour l'efficacité de la micro-LED.

EBL AlGaN : Au cours des dernières décennies, une EBL de type p AlGaN de 10–20 nm est devenue une structure standard pour les LEDs traditionnelles à base de nitrures. Cette EBL est considérée pour bloquer la fuite d'électrons et supprimer le droop d'efficacité sous haute densité de courant injecté. Malgré cela, il vaut la peine de noter que l'EBL est encore une structure très compliquée et subtile pour la LED. Elle implique de nombreux facteurs importants, incluant la composition Al, l'efficacité de dopage de type p de l'AlGaN, les rapports de décalage de bande, et l'effet de polarisation. Chacun d'eux peut influencer substantiellement la structure de bande et le transport des porteurs, puis détermine l'efficacité de l'EBL. Pour la construction de l'EBL, l'épaisseur, la composition, et la concentration de dopage doivent être considérées et optimisées soigneusement pour équilibrer l'amélioration du confinement d'électrons et le blocage de l'injection de trous, sinon le contraire peut se produire, et la performance de la LED pourrait se détériorer. Pour la micro-LED, l'efficacité de l'EBL pour fonctionner à faible densité de courant doit être reconsidérée, ce qui peut être différent du cas de la LED traditionnelle à haute entrée/sortie.

a. Concentration de dopage de l'EBL : Premièrement, l'effet de la concentration de dopage de l'EBL sur le transport des porteurs à faible densité de courant est investigué. L'épaisseur et la composition Al de l'EBL sont fixées à 20 nm et 0,15, respectivement. Considérant la faible solubilité du dopant Mg dans l'AlGaN, la dégradation cristalline, et l'effet de compensation par sur-dopage, la concentration de dopage de l'EBL est d'abord fixée à 3 × 10¹⁸ cm⁻³. La figure 7a montre la structure de bande d'énergie correspondante. Clairement, malgré l'existence de l'EBL, la fuite d'électrons hors du PQ peut encore être causée par le confinement d'électrons insuffisant en raison de la courbure vers le bas du dernier PQ et de l'EBL. Une nouvelle vallée d'énergie sous le niveau quasi-Fermi d'électron apparaît à l'interface de la dernière BQ et de l'EBL. Ainsi, les électrons s'échapperaient du PQ et s'accumuleraient dans cette zone. Cette distorsion de la structure de bande rend l'EBL relativement inefficace, et cela peut être contribué à l'effet de polarisation. Comme montré sur la figure 7c, la forte polarisation induit une grande quantité de charges aux interfaces. En raison des charges de polarisation non équilibrées qui sont positives à l'interface de la dernière BQ/EBL, un grand champ électrostatique pointant du côté p vers le côté n se construit dans la dernière BQ, ce qui est opposé aux champs dans les autres BQ et l'EBL. Ces champs électrostatiques tirent vers le bas la bande d'énergie de la dernière BQ et de l'EBL. De plus, les champs électriques dans le dernier PQ et la dernière BQ peuvent tous deux attirer les électrons et les chasser hors de la région active vers la couche p. Cela peut être observé dans le diagramme de concentration de porteurs. La ligne pointillée noire indique qu'une partie des électrons s'échappent de la région active et s'accumulent à l'interface de la dernière BQ/EBL. Dans l'EBL et le p-GaN, la fuite d'électrons reste relativement élevée.

D'autre part, l'EBL introduit aussi une barrière de potentiel aussi haute que 480 meV pour l'injection de trous. De plus, comme montré sur les figures 7a, c, une vallée d'énergie proche du niveau quasi-Fermi de trous apparaît à la région d'interface entre l'EBL/p-GaN en raison de l'effet de polarisation. Comme indiqué par la ligne noire continue de la figure 7d, la plupart des trous sont bloqués par l'EBL et ainsi, s'accumulent à la vallée d'énergie de l'interface EBL/p-GaN. En raison de ce transport de porteurs inefficace, le dernier PQ est considéré comme un « PQ problématique », et l'EBL n'a qu'une faible capacité pour le confinement d'électrons, et devrait être responsable de la mauvaise injection de trous. Comparé à la LED traditionnelle à haute entrée/sortie, cette inefficacité de la fonction EBL induite par polarisation pourrait être particulièrement sévère pour la micro-LED en raison de l'effet de polarisation renforcé par moins d'écran de porteurs à faible densité de courant.

L'ingénierie de bande en augmentant la concentration de dopage de l'EBL est une méthode possible pour améliorer le confinement d'électrons et l'injection de trous. L'énergie d'activation du dopant Mg dans l'EBL AlGaN est plus élevée que dans le GaN, donc, même sous une concentration de dopage similaire, la concentration de trous active dans l'EBL reste beaucoup plus faible que le p-GaN. La concentration de trous plus faible pourrait davantage séparer le niveau quasi-Fermi de trous et la bande de valence, puis augmenter la hauteur de barrière. Basé sur cette analyse, la concentration de dopage de l'EBL doit être beaucoup plus élevée que le p-GaN. Considérant la limitation de dopage dans l'expérience réelle, 6 × 10¹⁹ cm⁻³ est sélectionné comme une nouvelle concentration de dopage dans l'EBL. Comme montré sur la figure 7b, en augmentant la concentration de dopage, la bande de valence de l'EBL est soulevée en raison de l'alignement du niveau quasi-Fermi de trous, résultant en une barrière d'énergie de trous réduite de 281 meV. De plus, le dopage de type p élevé aide aussi à abaisser le niveau quasi-Fermi d'électron par rapport à la bande de conduction dans l'EBL, augmentant ainsi la barrière effective pour la fuite d'électrons à 1175 meV. Ces changements améliorent le confinement d'électrons et l'injection de trous. La figure 7d montre que comparé à la concentration de dopage de 3 × 10¹⁸ cm⁻³, la concentration de trous dans la région active est grandement augmentée, et la fuite d'électrons dans l'EBL et le p-GaN est réduite à presque zéro. Cependant, la vallée d'énergie à l'interface entre l'EBL/p-GaN existe encore. De plus, le soulèvement de la bande de valence introduit aussi une nouvelle vallée d'énergie pour l'accumulation de trous à l'interface entre la dernière BQ/EBL, ce qui peut être confirmé par la distribution de concentration de trous dans la figure 7d. Ces vallées d'énergie peuvent entraver l'injection de trous dans les PQ, compensant ainsi l'avantage de la haute concentration de dopage.

b. Composition Al de l'EBL : Comparé à l'augmentation de la concentration de dopage, réduire la composition de l'EBL AlGaN peut être une méthode plus facile, plus efficace pour améliorer le transport des porteurs à faible densité de courant. L'efficacité de l'EBL est sensible à la composition Al, au décalage de bande, et à l'effet de polarisation. Augmenter la composition Al de l'EBL peut augmenter le décalage de bande entre la dernière BQ/EBL, ce qui augmente la hauteur de barrière d'électron. Cependant, comme montré sur la figure 8a, les charges induites par polarisation aux interfaces augmentent aussi en conséquence, ce qui tire vers le bas la hauteur de barrière d'électron. Deux mécanismes ont un effet opposé pour confiner les électrons.

Basé sur cette analyse, le transport des porteurs des micro-LEDs 2 PQ avec différentes structures EBL à 200 et 0,1 A/cm² sont investigués. Le résultat des hauteurs de barrière d'énergie effectives des différentes EBL sont résumés dans le tableau 1. Premièrement, les barrières d'énergie d'électron et de trous à faible densité de courant sont beaucoup plus élevées que les cas à haute densité de courant en raison de la population de porteurs hors équilibre plus faible. Une barrière d'énergie plus haute peut améliorer le confinement d'électrons, mais entrave aussi sévèrement l'injection de trous à faible densité de courant. Cela indique que l'influence de l'EBL sur le transport des porteurs de la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant est beaucoup plus élevée que celle de la LED traditionnelle à haute entrée/sortie. Le tableau 1 montre aussi qu'avec une composition Al relativement faible dans l'EBL, la barrière d'électron diminue avec la composition Al augmentée, ce qui indique que l'abaissement de la bande de conduction induit par l'effet de polarisation est plus grand que le décalage de bande augmenté introduit par la composition Al plus élevée. En augmentant davantage la composition, la barrière d'électron augmente avec la composition, signifiant que le décalage de bande devient dominant sur l'effet de polarisation. Comparé à la haute densité de courant, ce point de retournement de composition est plus élevé à faible densité de courant en raison de l'effet de polarisation renforcé par moins d'écran de porteurs. D'autre part, en raison du décalage de bande original entre la dernière BQ/p-GaN et la courbure de bande, il y a des barrières d'énergie pour les électrons et les trous qui existent à l'interface même sans l'EBL. À 200 A/cm², quand la composition est inférieure à 0,20, la barrière d'énergie d'électron est plus basse que le cas sans EBL, mais la barrière de trous est plus haute d'environ 64 meV. À 0,1 A/cm², même avec une composition supérieure à 0,20, la barrière d'électron de l'EBL AlGaN (523 meV) est encore 151 meV plus basse que le cas sans EBL (674 meV), mais la barrière de trous est augmentée d'environ 76 meV de 409 à 485 meV. Ces résultats indiquent que le confinement d'électrons et l'injection de trous pourraient tous deux être détériorés par l'EBL avec une composition incorrecte, en particulier pour la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant.

Pour une analyse approfondie, les structures de bande des micro-LEDs avec EBL Al₀,₁₀Ga₀,₉₀N et sans EBL comme représentants sont illustrées dans les figures 8b, c. L'EBL introduit deux vallées d'énergie à l'interface de la dernière BQ/EBL et EBL/p-GaN pour l'accumulation d'électrons et de trous, respectivement, ce qui peut être confirmé par le diagramme de concentration de porteurs dans la figure 8d. Par conséquent, le confinement d'électrons et l'injection de trous sont pauvres pour cette structure. Quand l'EBL est supprimée, comme montré sur la figure 8c, la barrière d'énergie pour l'électron est augmentée, et la vallée d'énergie pour l'extraction et l'accumulation d'électrons disparaît. Ces changements empêchent la fuite d'électrons plus efficacement, comme confirmé dans la figure 8d. Pendant ce temps, la hauteur de barrière pour l'injection de trous est réduite, et la vallée d'énergie à l'interface EBL/p-GaN est aussi supprimée. Ainsi, le trou peut transporter directement dans le PQ sans faire face à un grand obstacle, comme montré dans les figures 8c, d.

La figure 8f montre les courbes d'IQE à faible densité de courant. Quand la composition Al de l'EBL est réduite de 0,15 à 0,04, les valeurs d'IQE augmentent évidement en raison du transport de porteurs amélioré. Cependant, en supprimant l'EBL, la valeur d'IQE subit une légère diminution comparée à l'EBL Al₀,₀₄Ga₀,₉₆N. Cela peut être expliqué par l'appariement de porteurs dans les deux PQ. Comme indiqué par les flèches vertes dans la figure 8e, un appariement parfait des porteurs s'est produit dans les deux PQ avec l'EBL Al₀,₀₄Ga₀,₉₆N. Avec l'augmentation de la densité de courant en supprimant l'EBL, l'appariement du flux d'électrons et de trous a été légèrement rompu dans le premier PQ, où la densité de courant d'électrons est légèrement plus élevée que celle des trous. Par conséquent, l'IQE est légèrement réduite à cause de ce désaccord de porteurs dans un PQ.

La supériorité de la micro-LED sans EBL est encore remarquable en raison du transport de porteurs amélioré. Comme montré sur la figure 8g, à 0,1 A/cm², les intensités EL intégrales de la micro-LED sans EBL sont 3,53, 3,23, et 2,38 fois plus élevées comparées à la LED avec EBL Al₀,₁₅Ga₀,₈₅N, Al₀,₁₀Ga₀,₉₀N et Al₀,₀₄Ga₀,₉₆N, respectivement. De plus, comme montré dans l'encart de la figure 8g, les tensions de fonctionnement sous 1 A/cm² et 0,1 A/cm² sont réduites d'environ 0,53 V et 0,57 V en supprimant l'EBL, respectivement. Cela améliore l'efficacité électrique, puis finalement augmente le WPE de la micro-LED. Pour confirmer davantage que la structure sans EBL est une meilleure conception pour la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant, une autre simulation est réalisée en utilisant la structure de micro-LED bleue rapportée avec l'efficacité maximale connue. Les résultats et discussions peuvent être trouvés dans les Matériaux Supplémentaires.

Structure optimisée pour la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant

Basé sur la simulation et l'analyse ci-dessus, la structure épitaxiale optimisée spécifiquement conçue pour l'affichage émissif micro-LED efficace fonctionnant à faible densité de courant est proposée, comme montré dans la figure 9. Trois principes doivent être suivis. Premièrement, en contraste avec la LED traditionnelle de grande taille et de haute puissance à base de nitrures, le nombre de PQ de la micro-LED devrait être réduit à seulement deux, qui a une meilleure condition pour l'appariement de porteurs, une émission radiative plus concentrée, et une IQE et WPE plus élevées. Deuxièmement, le dopage de type p a encore besoin d'être amélioré en raison de la concentration de trous et de la mobilité relativement faibles comparées à l'électron dans les nitrures, ce qui demande une stratégie de dopage de type p plus efficace. Troisièmement, pour améliorer le transport et l'appariement des porteurs, la concentration de dopage de l'EBL AlGaN devrait être grandement augmentée, ou l'EBL AlGaN peut être complètement supprimée. Sans utiliser l'EBL AlGaN, le confinement d'électrons, l'injection de trous, l'appariement de porteurs, l'IQE, et le WPE de la micro-LED peuvent être grandement améliorés à faible densité de courant.

Recombinaison Auger et recombinaison non-radiative SRH

Basé sur l'équation (3), excepté pour la recombinaison radiative, les recombinaisons SRH et Auger jouent aussi des rôles critiques dans l'IQE de la LED. Donc, il est important d'investiguer les effets et mécanismes concernant les recombinaisons SRH et Auger pour la micro-LED. Dans cette partie, la structure de LED avec 2 PQ est encore utilisée, et tous les paramètres de simulation sont les mêmes que mentionnés dans les Méthodes excepté pour les durées de vie SRH.

Recombinaison Auger négligeable et recombinaison SRH proéminente

Le taux de recombinaison SRH peut être exprimé comme suit : R_SRH = (np - n_i²) / (τ_p (n + n_i exp(E_T/kT)) + τ_n (p + n_i exp(E_T/kT))), où n_i est la concentration de porteurs intrinsèque, τ_p et τ_n sont les durées de vie SRH de trous et d'électrons, respectivement, E_T est la différence d'énergie entre le niveau de piège et le niveau de Fermi intrinsèque, c_p et c_n sont les coefficients de capture pour électron et trou, N_t est la densité de pièges, σ_p et σ_n sont les sections efficaces de capture pour électron et trou, et ν_p et ν_n sont les vitesses thermiques moyennes d'électron et de trou, respectivement. Selon les équations, la recombinaison SRH d'un piège est complètement spécifiée par sa densité, ses sections efficaces de capture et son niveau d'énergie.

Le taux de recombinaison Auger est donné par : R_Auger = (C_n n + C_p p) (np - n_i²), où C_n et C_p sont les coefficients de recombinaison Auger.

Donné que les concentrations d'électrons et de trous injectés sont beaucoup plus élevées que la concentration de porteurs intrinsèque dans les PQ non dopés (selon le résultat de simulation, la concentration de porteurs la plus haute dans le PQ est seulement d'environ 10⁷ cm⁻³ en l'absence de courant injecté extérieurement), les taux de recombinaison SRH et Auger peuvent être simplifiés comme : R_SRH = np / (τ_p n + τ_n p), R_Auger = (C_n n + C_p p) np. Ces équations montrent clairement que R_SRH est en proportion directe de la première puissance de la concentration de porteurs, mais R_Auger dépend de la troisième puissance de la concentration de porteurs, c'est-à-dire que R_SRH est sensible à la faible densité de courant, tandis que R_Auger est plus dominant à haute densité de courant.

Cette analyse théorique est en accord avec nos résultats de simulation. Les figures 10a, b montrent les taux de recombinaison radiative, SRH, et Auger calculés à 200 et 0,1 A/cm², respectivement. À haute densité de courant, le taux de recombinaison Auger (environ 0,8–1,4 × 10²⁹ cm⁻³·s⁻¹) est comparable au taux radiatif (environ 4,2–6,0 × 10²⁹ cm⁻³·s⁻¹). En fait, le problème substantiel de droop d'efficacité aux courants de commande élevés est maintenant largement reconnu comme causé par la recombinaison Auger. Alors qu'à faible densité de courant, relativement, le taux de recombinaison Auger diminue dramatiquement à deux ordres de grandeur plus bas (environ 6,3–7,2 × 10²² cm⁻³·s⁻¹) que la recombinaison radiative (environ 3,7–4,0 × 10²⁴ cm⁻³·s⁻¹). Par conséquent, la recombinaison Auger devrait être négligeable à faible densité de courant. Inversement, avec la diminution de la densité de courant, le taux de recombinaison SRH relativement augmente d'une petite valeur à 200 A/cm² (deux ordres de grandeur plus bas que la recombinaison radiative) à un niveau comparable avec l'émission radiative à 0,1 A/cm². En résultat, la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant nécessite une amélioration dans la recombinaison SRH ou de défaut au lieu de la recombinaison Auger.

Exigence pour une faible densité de défauts

Selon l'équation, les durées de vie SRH, τ_p et τ_n, sont en proportion inverse de la densité de défauts N_t. Par conséquent, l'effet de la densité de défauts peut être estimé en changeant simplement la durée de vie SRH dans la simulation. La figure 10c montre le ratio calculé de SRH/radiative à diverses durées de vie SRH. Avec la diminution des durées de vie SRH de 150 à 50 ns, c.-à-d. l'augmentation de la densité de défauts, le ratio SRH/radiative augmente légèrement de 0,01 à 0,03 à 200 A/cm², mais augmente grandement de 0,15 à 0,43 à 0,1 A/cm². Cela signifie qu'un pourcentage beaucoup plus grand de porteurs est consommé par les pièges de défauts à faible densité de courant. Par conséquent, l'efficacité est beaucoup plus sensible à la densité de défauts à faible courant qu'à haute densité de courant. Les résultats d'IQE comme montré dans les figures 10d, e confirment cette tendance. Avec la diminution des durées de vie SRH de 150 à 50 ns, l'IQE diminue seulement d'environ 0,01 à 200 A/cm², mais diminue dramatiquement d'environ 0,17 à 0,1 A/cm². De plus, comme montré dans la figure 10f, avec la diminution de la durée de vie SRH, la position de l'IQE de pointe se déplace aussi de 3,1 A/cm² à une densité de courant plus élevée de 9,0 A/cm², et les courbes d'IQE deviennent moins raides et moins pointues, ce qui signifie que le courant de seuil/d'apparition est augmenté. Cela est désavantageux pour améliorer l'efficacité de la micro-LED à faible densité de courant.

Comparé à la LED traditionnelle de grande taille et de haute puissance fonctionnant à haute densité de courant, la micro-LED fonctionnant à faible densité de courant est beaucoup plus sensible à la densité de défauts, et minimiser la recombinaison de défauts est d'une importance primordiale pour atteindre une haute efficacité. Par conséquent, la micro-LED nécessite une qualité cristalline des matériaux beaucoup plus élevée que la LED traditionnelle, et pose de grands défis pour la croissance épitaxiale du matériau et la fabrication du dispositif pour la communauté.

Conclusions

En résumé, les comportements de fonctionnement, mécanismes et conditions des micro-LEDs InGaN fonctionnant à faible densité de courant sont investigués numériquement, et une structure épitaxiale optimisée spécifiquement conçue pour l'affichage micro-LED est proposée. L'analyse de l'effet de polarisation montre que la micro-LED subit un QCSE plus sévère à faible densité de courant. Donc, améliorer l'efficacité et contrôler le point de couleur d'émission sont plus difficiles. Le transport et l'appariement des porteurs sont analysés pour déterminer les conditions de fonctionnement de la micro-LED. Il est montré qu'un nombre moindre de PQ peut améliorer l'appariement des porteurs et mène à une efficacité et une puissance de sortie plus élevées à faible densité de courant. L'efficacité de l'EBL pour la micro-LED est analysée, et le confinement d'électrons et l'injection de trous sont trouvés améliorés simultanément à faible densité de courant en supprimant l'EBL. De plus, la simulation a montré que la recombinaison Auger est négligeable, mais la recombinaison SRH influence grandement l'efficacité de la micro-LED à faible densité de courant, ce qui a soulevé des exigences plus élevées pour la qualité cristalline des matériaux et le processus de fabrication des dispositifs. Notre étude numérique peut fournir une guidance précieuse pour créer un affichage micro-LED efficace et promouvoir la recherche future dans ce domaine.