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Une LED infrarouge à base de nanocristaux

Le 14 jan. 2022
Une équipe de chercheurs issus de 6 laboratoires français, dont le Laboratoire d'optique appliquée (LOA*), vient de publier dans Nature Photonics un article sur une première mondiale : la réalisation de diodes électroluminescentes (LED) à base de nanocristaux émettant dans le moyen infrarouge, gamme spectrale dans laquelle aucune source efficace n’était disponible jusqu’à présent.
Une LED infrarouge à base de nanocristaux

Les LED sont des sources lumineuses ayant un rendement de production de photons élevé, et donc un avantage énergétique majeur. Par rapport aux LED classiques, fabriquées à partir de dépôts de couches de semiconducteurs, les LED à base de nanocristaux semiconducteurs ont l'avantage d'être plus faciles à synthétiser et donc de conduire à des sources plus facilement accordables en longueur d'onde. Alors que cette nouvelle technologie est prête dans le domaine du visible, elle manque encore dans le domaine de l'infrarouge, en particulier vers l'infrarouge dit moyen. Cette première LED à base de nanocristaux fonctionnant au-dessus de 2 µm laisse entrevoir de nombreuses applications telles que la spectroscopie des gaz, le contrôle qualité dans l’agroalimentaire ou encore la navigation aérienne aux instruments. Le Laboratoire d’optique appliquée (LOA) a permis entre autres la mesure du spectre d'électroluminescence des diodes ainsi obtenues, ainsi que la caractérisation de la dynamique électronique conduisant à l’électroluminescence.

Légende : (a) Schéma l'empilement de couches ITO / ZnO / HgTe:ZnO / PbS / Au constituant le nanocristal de la LED. L'ITO est un oxyde d'indium dopé qui est transparent et au travers duquel a lieu l'extraction de la lumière (en rouge). (b) Spectres d’électroluminescence (lumière émise après excitation par un courant) et de photoluminescence (lumière émise après excitation par de la lumière visible) de la LED, tous deux centrés autour de 2 µm. Insert : image infrarouge de la LED en fonctionnement, la zone active fait environ 5 mm sur cette image.
 
Laboratoire d'optique appliquée (LOA*) : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris, ENSTA Paris - Institut Polytechnique de Paris