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Nicolas GRANDJEAN

LEDs blanches : la lumière du futur


Abstract :

Après le filament, puis la décharge électrique, une nouvelle technologie a récemment vu le jour : la LED (light emitting diode) blanche. Au-delà de l’utilisation conventionnelle des LEDs pour la signalisation ou le design, les progrès de cette technologie en termes de rendement énergétique ont été fulgurants. Si bien que les LEDs blanches s’imposent peu à peu comme la source de lumière de référence pour l’éclairage domestique.
Dans cet exposé, nous rappellerons tout d’abord les propriétés de base des matériaux semiconducteurs à base de nitrures d’éléments-III (GaN et ses alliages) qui constituent le cœur de la LED. Nous découvrirons ensuite comment sont fabriqués ces dispositifs et soulignerons les différents verrous technologiques qui ont sauté au fil des ans. Nous montrerons notamment que l’utilisation de boîtes quantiques s’avère très efficace pour augmenter le rendement quantique interne dans un milieu à forte densité de défauts. Cependant, des limites fondamentales apparaissent dans les semiconducteurs nitrures, qui réduisent considérablement l’efficacité des LEDs. Nous discuterons alors des solutions poursuivies en recherche pour limiter cet effet. Enfin, nous exposerons les différentes stratégies mises en place afin d’extraire la lumière de la LED. Nous conclurons l’exposé par quelques notions sur le rendu des couleurs et dresserons les perspectives des LEDs blanches pour l’éclairage.

 

 
Biographie

Nicolas Grandjean a reçu son doctorat en physique de l’Université de Nice-Sophia Antipolis en 1994. De 1995 à 2003, il a été chargé de recherche au CNRS et s’est intéressé aux propriétés physiques des nanostructures à base semiconducteurs III-N. Il a été nommé professeur assistant en 2004 à l’EPFL puis promu professeur ordinaire en 2009. Il dirige aujourd’hui l’Institut de Physique de la Matière Condensée (ICMP). Il a été lauréat du « Programme pour la relève universitaire » de la Fondation de Famille Sandoz et a reçu le prix « Nakamura Lecturer » de la part de l’Université de Californie à Santa Barbara. Ses activités de recherche se concentrent aujourd’hui sur la physique et la technologie des semiconducteurs à base de GaN pour les applications optoélectroniques et électroniques.

 

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