Département de Génie Physique Travaux pratiques 4A Mesures Physiques

Electroluminescence
BLANCHET Antoine BONTEMPS Frédéric 16 Novembre 2012

Summary: The electro-luminescence is a simple phenomenon based largely on the spontaneous emission of one materials.
Polarized semiconductors possess electrons in its conduction band, these are going to restore their energy in the form of photon. The understanding of this classic property of semiconductors allowed an huge development of optoelectronic diodes and lasers.

Introduction et modèle théorique
La première émission de lumière par un semiconducteur date de 1907 et fut découverte par H. J. Round. Quelques années après, en 1927 O. V. Losev dépose le premier brevet de ce qui sera appelé, bien plus tard, une diode électroluminescente. L’électroluminescence est un phénomène optoélectronique dans lequel un matériaux (le plus souvent un semi-conducteur) traversé par un courant émet de la lumière dans une plage de longueur d’onde dépendant de la structure de bande de celui-ci. Pour comprendre ce phénomène il est nécessaire de se focaliser sur les différents processus de recombinaisons. En effet lorsqu’un matériaux est soumis à une perturbation « dure » (champ électrique) susceptible de créer des porteurs en excès, on écarte le système de son état d’équilibre thermique. Il est évident que le système va tenter de revenir à son état d’équilibre, il va avoir tendance à recombiner les porteurs qu’il a crée en excès. Dans le cas d’un dispositif à semi-conducteurs cela revient à faire retomber dans les trous de la bande de valence, les électrons en excès dans la bande de conduction. Ces mécanismes sont naturellement opposés aux mécanismes de créations. Selon le nombre de niveaux « pièges » entre le bas de la BC et le haut de la BV les recombinaisons sont directes où indirectes. On peut aussi distinguer trois situations suivant la façon dont l’énergie de l’électron et du trou va être évacuée. D’une part les recombinaisons