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TéléconférenceARCHIVE | Réf : IN18 v1
Auteur(s) : Georges ZISSIS
Date de publication : 10 mai 2004
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La première diode électroluminescente commercialisée était rouge. Aujourd’hui, les LED peuvent produire toutes les couleurs, ou presque. Certaines émettent même dans l’infrarouge ou l’ultraviolet. Néanmoins, toute diode luminescente est par nature monochromatique et son efficacité de conversion dépend de la longueur d’onde d’émission (figure 6).
La figure 7 montre la structure énergétique d’un semi-conducteur dans l’espace des phases et permet d’expliquer pourquoi les diodes électroluminescentes produisent une lumière monochromatique. Lors de la recombinaison radiative d’un électron qui se trouve au minimum de la bande de conduction avec un trou situé au maximum de la bande de valence (k = 0), un photon est émis à une fréquence υ1. Pour k ¹ 0, le photon issu de la recombinaison a une fréquence υ2 légèrement différente de υ1. Par conséquent, la diode électroluminescente produit une « raie » avec une fréquence centrale υ1 et une certaine largeur à mi-hauteur ΔυFWMH. Nous pouvons estimer cette largeur à mi-hauteur car elle dépend, d’une part, de la densité d’électrons disponibles dans un intervalle d’énergie E ± Δ E, et d’autre part, de la densité des états énergétiques du semi-conducteur dans ce même intervalle. Pour une jonction fonctionnant à une température T et ayant une énergie de gap Eg, la densité électronique est donnée par la loi de Boltzmann et elle est proportionnelle à exp (− E/kBT). Dans les mêmes conditions, la densité de niveaux énergétiques est proportionnelle à (E − Eg)1/2. En traçant ces deux fonctions (figure 8), nous pouvons déduire immédiatement que la largeur à mi-hauteur théorique est donnée par la relation :
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(1) - ROUND (H.J.) - * - Electrical World, 49, p. 309 (1907).
(2) - HOLONYAK (N.), BEVACQUA (S.F.) - Coherent (visible) light emission from GaAs P junctions - . Applied Physics, 1(4), pp. 82-83 (1962).
(3) - HAITZ (R.), coll - The promise of solid state lighting for general illumination : light emitting diodes (LEDs) and organic light emitting diodes (OLEDs) - . Optoelectronics Industry Development Association (OIDA), rapport 2002 mis à jour. http://www.oida.org
(4) - SZE (S.M.) - * - Dans Future Trends in Microelectronics. Wiley (2002).
(5) - ZUKAUSKAS (A.), SHUR (M.S.), GASKA (R.) - Introduction to Solid State Lighting - . John Wiley & Sons (2002).
(6) - RUPPRECHT (H.), WOODALL (J.M.), PETIT (G.D.) - Efficient visible electroluminescence at 300 K from GaAlAs p-n junctions grown by liquid-phase epitaxy - ....
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