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Produire des LED en 3D : un défi technologique européen !

L'Institut de technologie des semiconducteurs à l'Université technique de Brunswick (Basse-Saxe) coordonne un projet de recherche européen intitulé "GECCO : développer une nouvelle génération de diodes électroluminescentes blanches". Une technique innovante de production et d'assemblage des diodes en trois dimensions devrait permettre de décupler la quantité de lumière produite par rapport aux LED planes actuellement en usage. L'équipe internationale du projet est complétée par des partenaires universitaires de Madrid, Bristol, et Lodz, ainsi que l'entreprise allemande OSRAM AG, récente filiale de Siemens spécialisée dans les technologies d'éclairage, via son centre de Munich et sa nouvelle usine de production d'OLED basée à Ratisbonne (Bavière). Le projet GECCO est financé à hauteur de 3,8 millions d'euros par la Commission européenne, la part allouée à l'Université technique de Brunswick se montant à 1,2 million d'euros.

Si, à l'heure actuelle, les LED les plus modernes fournissent une lumière à haut rendement et sont déjà appliquées dans l'industrie, notamment pour les phares automobiles, leur processus de production n'est pas encore assez rentable pour les étendre à d'autres marchés : les processus, comme l'efficacité des LED, doivent être améliorés pour pouvoir démocratiser ces solutions peu gourmandes en énergie.

En effet, les LED sont jusqu'à présent produites de manière plane sur une couche semi-conductrice, ce qui signifie que, pour augmenter le rendement, il faudrait agrandir la plaquette de production ("wafer"), ce qui constitue une approche complexe et très coûteuse. L'idée de ce projet est de concentrer des LED de manière tridimensionnelle de telle sorte que chaque LED se compose d'une sorte de "tour émettrice de lumière", à partir de laquelle toute la surface verticale serait active.

Ainsi, la fabrication d'une LED deviendrait beaucoup plus rentable et par conséquent remplacer d'anciennes ampoules électriques ou lampes halogènes par des LED (encore moins gourmandes et polluantes que les ampoules à économie d'énergie) deviendrait plus rationnel. Si on estime qu'à l'heure actuelle environ 20 % de l'énergie électrique dans le monde est utilisée seulement pour l'éclairage, cette innovation offre un fort potentiel concernant le rapport coût-efficacité de la solution technologique. En outre, l'éclairage par LED est particulièrement important pour l'avenir de la mobilité électrique, domaine dans lequel l'économie d'énergie est d'une importance capitale pour l'autonomie.

Les dimensions de ces LED en 3D se situent dans la plage micrométrique, ce qui correspond environ à un million de LED par millimètre carré. Ce processus exige une extrême précision, qui ne peut être obtenue qu'en appliquant les techniques de fabrication issues de la nanoélectronique.

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