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  Semiconducteurs pour laser bleu et vert

 



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Auteur Sujet :

Semiconducteurs pour laser bleu et vert

n°4495692
waxine
Posté le 27-12-2004 à 20:22:04  profilanswer
 

Salut a tous,
 
je dois faire un exposé sur ce sujet et j'ai du mal a trouver de la documentation
(je suis en ecole d'ingé a bac+3)
alors bien sur j'ai cherché sur google et trouvé quelques pages webs mais rien d'extraordinaire
voilà
merci d'avance de votre aide

mood
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Posté le 27-12-2004 à 20:22:04  profilanswer
 

n°4495760
dede13
O.--.O
Posté le 27-12-2004 à 20:38:47  profilanswer
 

Tiens, des petits liens qui pourront peut étre t'aider un peu.
Le premier basique http://fr.wikipedia.org/wiki/DEL
 
Le second plus pointus avec les techniques de fabrications dans le cas d'utilisation du carbure de Silicium
http://www.systemplus.fr/documents [...] licium.pdf
 
J'éspére que cela va taider un peu.
 
edit: j'ai pas tous lu, désolé, donc pour faire des led bleu, on "pollue" avec du Carbure de Silicium alors que faire des led vertes, c'est le Phosphore de Gallium qui est utilisé.


Message édité par dede13 le 27-12-2004 à 20:41:05
n°4495772
waxine
Posté le 27-12-2004 à 20:41:03  profilanswer
 

oui je te remercie merci beaucoup, cela m'aide:)

n°4495819
bricolo
J'vais faire du hors piste :)
Posté le 27-12-2004 à 20:48:43  profilanswer
 

Si ton expose n'est pas pour la rentree, tu peux jetter un coup d'oeil dans le livre de H. MAthieu: physique des semiconducteurs et des composants electroniques, aux editions masson, c'est un bon pave mais c'est bien explique
 
t'as eu des cours de physique des semiconducteurs a ton ecole j'espere? sinon tu risques d'avoir pas mal de choses a lire dans ce bon pave

n°4495832
waxine
Posté le 27-12-2004 à 20:51:45  profilanswer
 

alors mon exposé est pour janvier mais je sais plus la date exacte:)  
 
oui j'ai eu un cours de physique sur les semiconducteurs mais cela ne casse pas des briques : ca tient sur 3,4pages^^

n°4495843
bricolo
J'vais faire du hors piste :)
Posté le 27-12-2004 à 20:53:55  profilanswer
 

ah ouais :/
 
c'est quoi exactement l'intitule de l'expose, le niveau, et la longueur?

n°4495862
waxine
Posté le 27-12-2004 à 20:57:49  profilanswer
 

bin le sujet c'est
"Les nouveaux semiconducteurs pour laser bleu et vert"
le niveau bah je suis a bac+3 mais je suis plutot un matheux
on a de la physique car en maths appliquées, c'est utile d'avoir des connaissances des les matériaux
mais on va dire qu'en tout je dois avoir 25heures de matériau tout compris ( de la cristallo en passant par l'étude electrique et mecanique)
la longueur ca doit faire environ 5pages

n°4495880
bricolo
J'vais faire du hors piste :)
Posté le 27-12-2004 à 21:00:27  profilanswer
 

bon...
 
tu sais ce que c'est qu'un semi conducteur, une structure cristalline, un dopage, le niveau de fermi (intrinseque ou non), le niveau de le bande de valence et de la bande itnerdite, et le gap?

n°4495883
waxine
Posté le 27-12-2004 à 21:00:56  profilanswer
 

oui ca va je sais tout ça:)
 

n°4495886
maouuu
Posté le 27-12-2004 à 21:01:10  profilanswer
 

Bricolo a écrit :

Si ton expose n'est pas pour la rentree, tu peux jetter un coup d'oeil dans le livre de H. MAthieu: physique des semiconducteurs et des composants electroniques, aux editions masson, c'est un bon pave mais c'est bien explique
 
t'as eu des cours de physique des semiconducteurs a ton ecole j'espere? sinon tu risques d'avoir pas mal de choses a lire dans ce bon pave


 
Oui, c'est vraiment un bon bouquin qui couvre toute la base

mood
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Posté le 27-12-2004 à 21:01:10  profilanswer
 

n°4495900
waxine
Posté le 27-12-2004 à 21:02:37  profilanswer
 

bon excusez moi mais il faut que j'y aille là
mais n'hesitez pas a poster les réponses!!
je repasserai demain matin
encore merci a tous!

n°4495917
dede13
O.--.O
Posté le 27-12-2004 à 21:05:19  profilanswer
 

waxine a écrit :

oui ca va je sais tout ça:)


 
Ah ca va alors, on va pouvoir rentrer dans le vif du sujet :sol:  
 
 
Pour maouuuu, les cours de Mister Masson sont quand meme bien fait.

n°4495977
bricolo
J'vais faire du hors piste :)
Posté le 27-12-2004 à 21:16:10  profilanswer
 

bon, j'vais essayer de t'expliquer comment marche le laser, apres, pour les bleu et vert je sais pas
 
la, c'est le principe de fonctionnement
 
sur wikipedia y expliquent un truc avec le vecteur d'onde k, mais c'est pas super clair.
imagines ton cristal, k si tu veux, c'est la direction dans laquelle se deplace un porteur
t'as 2 types de semiconducteurs, ceux a gap direct et ceux a gap indirect
 
faut savoir que les energies Ec et Ev (energies de la bande de conduction et de la bande interdite) ne sont pas constants mais varient en fonction de k. Si le minimum d'Ec se produit pour la meme valeur de k que le maximum d'Ev (avec Ec-Ev=Eg) on a affaire a un sc a gap direct.
Si ce n'est pas le cas, c'est un sc a gap indirect. regardes dans le Mathieu y a surement des courbes qui montrent bien l'alignement ou non
 
Les composants optoelectroniques se font a partir des sc a gap direct, alors que la pluspart des diodes et transistors se font avec des sc a gap indirect (on a pas envie de gaspiller de l'energie sous forme de lumiere dans notre petit transistor)
 
ensuite, tu as la formule E=hv (nu, pas v...)
 
un e- de la bande de conduction se recombine avec un h+ de la bande de valence, pour, ca fait de la lumiere qui correspond a l'energie du gap. Eg=hv
 
(l'histoire de k explique, que pour pouvoir emettre (ou recevoir) efficacement de la lumiere, les porteurs de ton sc ne doivent pas subir de changement de direction pour emettre/capter un photon. s'ils doivent changer de direction c'est qu'il y a choc avec le reseau, et que l'energie va ailleurs (sous forme de chaleur au reseau))
 
ca c'est pour une led
apres, pour pouvoir faire un laser, y faut une condition speciale; que ton sc soit degenere, c'est a dire tellement dope que le niveau de fermi soit a l'interieur d'une bande permise
 
 
 
enfin ca, c'est extremement simplifie (et dites moi si je me trompe qqpart), vu que tu sais ce que c'est les dopages et compagnie, va voire dans le Mathieu rubrique composants optoelectroniques


Message édité par bricolo le 27-12-2004 à 21:18:24
n°4496069
dede13
O.--.O
Posté le 27-12-2004 à 21:26:59  profilanswer
 

Parfaite explication bricolo, un pti ajout et ca sera le top  ;)  
Pour le cas des led vertes et bleues, dans un post précédent, je parlais de polluer avec des atomes de types Phosphore de Gallium ou Carbure de Silicium.
 
Bah, en faite, a l'origine, la diode est un semi-conducteur à gap direct donc ==> pas bon car on veut un photon.
Donc, on pollue le matériau avec ces atomes qui ont pour but de créer des niveaux d'énergie suplémentaire dans la bande interdite.
Ce qui va faire que le gap du sc va devenir indirect  [:python]  
Car l'électron qui va descendre de la bande de conduction à la bande de valence va passer par cette bande d'énergie et puis , au cours du trajet entre cette étape et la bande de valence, il va lacher son petit photon et hop "lumiére".
 
Aprés, vu que la couleur de la lumiére dépend de sa longueur d'onde et que celle-ci dépend de la taille du gap que va parcourir l'électron, donc suivant le polluant utilisé, on change la couleur.
Voila, j'éspére moi aussi, ne pas avoir commis d'erreur.


Message édité par dede13 le 27-12-2004 à 21:30:02
n°4496128
bricolo
J'vais faire du hors piste :)
Posté le 27-12-2004 à 21:33:55  profilanswer
 

je confonds peut etre, mais j'ai pas tout compris
 
y faut un gap direct non pour faire de l'opto? pourquoi on lui donne un gap indirect avec les niveaux profonds alors?

n°4496184
dede13
O.--.O
Posté le 27-12-2004 à 21:39:30  profilanswer
 

Bricolo a écrit :

je confonds peut etre, mais j'ai pas tout compris
 
y faut un gap direct non pour faire de l'opto? pourquoi on lui donne un gap indirect avec les niveaux profonds alors?


 
Bah, je crois que ca dépend du matériau utilisé à la base, sur les cours que j'ai et ce que le prof nous a expliqué, par exemple,  
le Si a une recombinaison indirect et non radiative alors que le GaAs lui a une recombinaison direct et radiative d'une longueur d'onde de 0.9um.
 
Pour les led bleues et vertes, sur ce que j'ai, c'est matériau de base GaP + les dopants et le principe de fonctionement cités précédemment


Message édité par dede13 le 27-12-2004 à 21:40:00
n°4497137
Blue Apple
Posté le 27-12-2004 à 23:28:57  profilanswer
 

Citation :

y faut un gap direct non pour faire de l'opto? pourquoi on lui donne un gap indirect avec les niveaux profonds alors?


L'émission de lumière dépend simplement des caractéristiques du matérieau et des niveaux d'énergie des différentes bandes. Certaines transitions se traduiront par l'émission de photons, d'autres par des la chaleur/énergie du vibration au réseau.
 
Pour faire un LASER (à semiconducteur au autre), il faut eux éléments: de l'émission de photon forcée (partie 'Stimulated Emission of Radiation de LASER) et une amplification par résonance (Light Amplification).
 
Si on prend un cristal avec deux niveaux d'énergie E0 et E1, avec une recombinaison radiative donnant lieu à l'émission de photon (E1-E0 = hv), les électrons dans la bande E1 retomberons à E0 soit naturellement, soit parce qu'ils ont été excité par un photon hv venant d'ailleurs dans le réseau. Ce dernier phénomène est la fameuse émission stimulée et va conduire à la réaction en chaîne voulue (un photon fait une émission spontanée, frappe son voisin qui fait une émission stimulée puis vont chaouiller leurs voisins respectifs etc.).
 
Le problème, c'est que pour que ce phénomène soit dominant, il faut qu'il y ait plus de mondes dans la bande E1 que dans la bande de base E0. Sinon, la plupart du temps les photons hv seront simplement absorbés par le réseau et la réaction en chaîne ne se produira pas. Or dans un système avec simplement deux états E1 et E0, il est impossible de faire en sorte que N1=population(E1)>population(E0)=N0 si E0<E1 - au mieux on peut attiendre l'équilibre. Donc il va falloir trouver une astuce pour faire en sorte qu'il y ai plus de monde en E1 que E0: c'est ce qu'on appelle l'inversion de population et la façon de l'obtenir est appelée pompage.
 
Dans un système à trois états, on va ajouter un niveau supplémentaire E2 (E0<E1<E2). On va envoyer les électrons en E2, de là il vont descendre presque immédiatement en E1 (en faisant vibrer le résau, pas d'émission de photons) avant de redescendre en E0 en emettant leurs photons. Comme on garantit N2<N0 (les électrons ne restent pas longtemps en E2), on peut continuer le pompage sans saturation jusqu'à ce que N1>N0.
 
Ceux qui suivent toujours feront remarquer les inconvenients de ce type de LASER (dit 'trois bandes'). D'une part il faut envoyer plus de la moitié des porteurs dans la bande E1 ce qui bouffe énormément d'énergie et d'autre part dès que l'ont commence la réaction E1 se vide rapidement et l'émission s'arrête, ce qui donne des LASER avec un rayonnement pulsé, impossible de faire du continu.
 
On utilise donc généralement un système à quatre (voire plus) bandes: on a E0,E1,E2 et E3, avec E2-E1 = hv, et E3->E2 et E1->E0 recombinaisons non radiatives et très rapides. Comme ça on doit juste garantir N2>N1 et comme ces bandes sont quasiment vides normalement il faut peu d'énergire pour le pompage et on peut travailler en continu (on fait en sorte que le pompage E0->E3 se fasse au même rhytme que l'émission E2->E1).
 
http://www.columbia.edu/cu/mechani [...] 02s04.html pour ceux qui aiment les équations.
 
Sinon, pour la partie Light Amplification, c'est relativement simple, on construit le dispositif sous la forme d'une cavité résonnante pour que les photons émis (ou du moins une bonne partie d'entre eux) se réfléchissent sur les parois et reviennent stimuler le système, tout en éliminant ceux qui ne sont pas synchro/n'ont pas la bonne direction.  
 
Pour une vue de ce que ça donne en semiconducteurs, voir l'excellent 'Britney Spears to semiconductor physics' (non, c'est pas une blague), en aprticulier http://britneyspears.ac/physics/fplasers/fplasers.htm
 
Pour la question du bleu/vert, c'est avant tout une question de trouver les bons matériaux pour avoir un gap assez grand: bleu et vert dans une moindre mesure, c'est vachement énergétique comme rayonnement - le rouge c'est nettement plus simple - d'où des densités de courant et des problème de durée de vie, sans compter les soucis de fabrication pour faire des onctions style InGaAs.

n°4497224
bricolo
J'vais faire du hors piste :)
Posté le 27-12-2004 à 23:41:20  profilanswer
 

c'est bon j'vais me coucher :D


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