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RÉSUMÉ
Il a fallu attendre la fin du XIXe siècle pour que triomphe la lampe à incandescence puis la seconde moitié du XXe siècle pour voir s’ébaucher la nouvelle révolution de l’éclairage : celle des diodes électroluminescentes. Les boîtes quantiques seront-elles la solution du XXIe siècle ? Une boîte quantique est une nanostructure dont les trois dimensions sont « petites », de l’ordre de 10 nm. Dans ce cas, les propriétés électroniques et optiques du matériau sont dominées par les effets de confinement quantique. Les boîtes quantiques possèdent des propriétés optiques remarquables.
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We had to wait until the late nineteenth century for the triumph of the incandescent lamp and then the second half of the twentieth century to see the new lighting revolution take form: that of LEDs. Will quantum dots be the solution of the twenty-first century? A quantum dot is a nanostructure whose three dimensions are "small", in the order of 10 nm. In this case, the electronic and optical properties of the material are dominated by quantum confinement effects. Quantum dots possess remarkable optical properties.
Auteur(s)
INTRODUCTION
Il a fallu attendre la fin du XIXe siècle pour que triomphe la lampe à incandescence puis la seconde moitié du XXe siècle pour voir s'ébaucher la nouvelle révolution de l'éclairage : celle des diodes électroluminescentes. Les boîtes quantiques seront-elles la solution du XXIe siècle ?
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3. Pourquoi doper des boîtes quantiques avec des ions de terres rares ?
Les ions de terres rares sont connus pour présenter des raies de luminescence dans le visible dont l'énergie, l'intensité et la largeur à mi-hauteur dépendent peu de la matrice. Cette remarquable propriété, due à la nature des transitions énergétiques qui mettent en cause des électrons des couches profondes « protégées » de l'influence de la matrice par l'écrantage causé par les électrons des couches externes, peut être utilisée pour la réalisation de dispositifs émetteurs de lumière. Le dopage par implantation ou par voie chimique de semiconducteur massif avec des ions de terres rares est étudié dans cette perspective mais présente un inconvénient notable : du fait de la possibilité pour les porteurs (les électrons et les trous) de circuler librement dans le matériau, la probabilité de recombinaison non radiative est grande par rapport aux probabilités de recombinaison radiative et d'excitation concomitante des niveaux de l'ion de terre rare. Le rendement d'émission lumineuse est donc faible, d'autant plus que la température est élevée et le libre parcours moyen des porteurs, activé thermiquement, est grand.
La situation devrait être bien différente si l'on est capable de doper des boîtes quantiques avec des ions de terres rares : les porteurs piégés dans la boîte par l'effet du confinement, avec une probabilité de recombinaison non radiative réduite du fait de la perfection cristallographique de celle-ci, auront une probabilité accrue de se recombiner radiativement et d'exciter l'ion de terre rare. On s'attend donc à observer une luminescence caractéristique de la terre rare et présentant les propriétés de stabilité en fonction de la température de la luminescence des boîtes quantiques de GaN .
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