High-power versatile picosecond pulse generation from mode-locked quantum-dot laser diodes

This paper presents the current status of our research in mode-locked quantum-dot edge-emitting laser diodes, particularly highlighting the recent progress in spectral and temporal versatility of both monolithic and external-cavity laser configurations. Spectral versatility is demonstrated through broadband tunability and novel mode-locking regimes that involve distinct spectral bands, such as dual-wavelength mode-locking, and robust high-power wavelength bistability. Broad tunability of the pulse repetition rate is also demonstrated for an external-cavity mode-locked quantum-dot laser, revealing a nearly constant pulse peak power at different pulse repetition rates. High-energy and low-noise pulse generations are demonstrated for low-pulse repetition rates. These recent advances confirm the potential of quantum-dot lasers as versatile, compact, and low-cost sources of ultrashort pulses. © 2011 IEEE.

Temperature-dependent internal quantum efficiency of blue high-brightness light-emitting diodes

Internal quantum efficiency (IQE) of a blue high-brightness InGaN/GaN light-emitting diode (LED) was evaluated from the external quantum efficiency measured as a function of current at various temperatures ranged between 13 and 440 K. Processing the data with a novel evaluation procedure based on the ABC-model, we have determined the temperature-dependent IQE of the LED structure and light extraction efficiency of the LED chip. Separate evaluation of these parameters is helpful for further optimization of the heterostructure and chip designs. The data obtained enable making a guess on the temperature dependence of the radiative and Auger recombination coefficients, which may be important for identification of dominant mechanisms responsible for the efficiency droop in III-nitride LEDs. Thermal degradation of the LED performance in terms of the emission efficiency is also considered.

Experimentally estimated dead space for GaAs and InP based planar Gunn diodes

The authors would like to thank the staff of the James Watt Nanofabrication Centre at the University of Glasgow for help in fabricating the devices which is reported in this paper. ‘Part of this work was supported by ESPRC through EP/H011862/ 1, and EP/H012966/1.

Efficacité et innocuité de nouveaux comprimés de mésalamine, exempts de solvants organiques, pour le traitement de la colite ulcéreuse de gravité légère à modérée

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Fabrication et caractérisation de cellules solaires organiques nanostructurées par la méthode de nanoimpression thermique

La morphologie des couches actives des cellules solaires organiques joue un rôle important sur l’efficacité de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique de ces dispositifs. Les hétérojonctions planaires et les hétérojonctions en volume sont les plus communément utilisées. Cependant, la morphologie idéale pour l’efficacité se situerait à mis chemin entre celles-ci. Il s’agit de l’hétérojonction nanostructurée qui augmenterait la surface entre les couches actives de matériaux tout en favorisant le transport des porteurs de charge. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’étudier l’impact de l’implantation de nanostructures dans les cellules solaires organiques sur leurs performances photovoltaïques. Pour ce faire, on utilise la méthode de nanoimpression thermique sur le matériau donneur, le P3HT, afin que celui-ci forme une interface nanostructurée avec le matériau accepteur, le PCBM. Pour effectuer les nanoimpressions, des moules en alumine nanoporeuse ont été fabriqués à l’aide du procédé d’anodisation en deux temps développé par Masuda et al. Ces moules ont subi un traitement afin de faciliter leur séparation du P3HT. Les agents antiadhésifs PDMS et FTDS ont été utilisés à cette fin. Les résultats obtenus témoignent de la complexité d’exécution du procédé de nanoimpression. Il a été démontré que la pression appliquée durant le procédé, la tension superficielle des éléments en contact et les dimensions des nanopores des moules sont des paramètres critiques pour le succès des nanoimpressions. Ceux-ci ont donc dû être optimisés de manière à réussir cette opération. Ainsi, des cellules à interface nanostructurée à 25% avec des nanobâtonnets de 35 nm de hauteur ont pu être fabriquées. Les cellules nanostructurées ont démontré une efficacité 2,3 ± 0,6 fois supérieure aux cellules sans nanostructures, dites planaires. D’autre part, un solvant a été proposé pour diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM pouvant altérer les nanostructures. Ce phénomène bien connu survient lors du dépot de la couche de PCBM avec le dichlorométhane, un solvant orthogonal avec ces matériaux. Des mesures au TOF-SIMS ont démontré que le limonène permet de diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM, ce qui en fait un meilleur solvant orthogonal que le dichlorométhane.

Efficacité et innocuité de nouveaux comprimés de mésalamine, exempts de solvants organiques, pour le traitement de la colite ulcéreuse de gravité légère à modérée

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Role of substrate quality on the performance of semipolar (11 2 - 2) InGaN light-emitting diodes

We compare the optical properties and device performance of unpackaged InGaN/GaN multiple-quantum-well light-emitting diodes (LEDs) emitting at ∼430 nm grown simultaneously on a high-cost small-size bulk semipolar (11 2 - 2) GaN substrate (Bulk-GaN) and a low-cost large-size (11 2 - 2) GaN template created on patterned (10 1 - 2) r-plane sapphire substrate (PSS-GaN). The Bulk-GaN substrate has the threading dislocation density (TDD) of ∼ and basal-plane stacking fault (BSF) density of 0 cm-1, while the PSS-GaN substrate has the TDD of ∼2 × 108cm-2 and BSF density of ∼1 × 103cm-1. Despite an enhanced light extraction efficiency, the LED grown on PSS-GaN has two-times lower internal quantum efficiency than the LED grown on Bulk-GaN as determined by photoluminescence measurements. The LED grown on PSS-GaN substrate also has about two-times lower output power compared to the LED grown on Bulk-GaN substrate. This lower output power was attributed to the higher TDD and BSF density.

COMPREHENSIVE ELECTRICAL/OPTICAL/THERMAL CHARACTERIZATIONS OF HIGH POWER LIGHT EMITTING DIODES AND LASER DIODES

Thermal characterizations of high power light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) are one of the most critical issues to achieve optimal performance such as center wavelength, spectrum, power efficiency, and reliability. Unique electrical/optical/thermal characterizations are proposed to analyze the complex thermal issues of high power LEDs and LDs. First, an advanced inverse approach, based on the transient junction temperature behavior, is proposed and implemented to quantify the resistance of the die-attach thermal interface (DTI) in high power LEDs. A hybrid analytical/numerical model is utilized to determine an approximate transient junction temperature behavior, which is governed predominantly by the resistance of the DTI. Then, an accurate value of the resistance of the DTI is determined inversely from the experimental data over the predetermined transient time domain using numerical modeling. Secondly, the effect of junction temperature on heat dissipation of high power LEDs is investigated. The theoretical aspect of junction temperature dependency of two major parameters – the forward voltage and the radiant flux – on heat dissipation is reviewed. Actual measurements of the heat dissipation over a wide range of junction temperatures are followed to quantify the effect of the parameters using commercially available LEDs. An empirical model of heat dissipation is proposed for applications in practice. Finally, a hybrid experimental/numerical method is proposed to predict the junction temperature distribution of a high power LD bar. A commercial water-cooled LD bar is used to present the proposed method. A unique experimental setup is developed and implemented to measure the average junction temperatures of the LD bar. After measuring the heat dissipation of the LD bar, the effective heat transfer coefficient of the cooling system is determined inversely. The characterized properties are used to predict the junction temperature distribution over the LD bar under high operating currents. The results are presented in conjunction with the wall-plug efficiency and the center wavelength shift.

Mastering heterostructured colloidal nanocrystal properties for light-emitting diodes and solar cells

Solution-grown colloidal nanocrystal (NC) materials represent ideal candidates for optoelectronic devices, due to the flexibility with which they can be synthesized, the ease with which they can be processed for devicefabrication purposes and, foremost, for their excellent and size-dependent tunable optical properties, such as high photoluminescence (PL) quantum yield, color purity, and broad absorption spectra up to the near infrared. The advent of surfactant-assisted synthesis of thermodynamically stable colloidal solutions of NCs has led to peerless results in terms of uniform size distribution, composition, rational shape-design and the possibility of building heterostructured NCs (HNCs) comprising two or more different materials joined together. By tailoring the composition, shape and size of each component, HNCs with gradually higher levels of complexity have been conceived and realized, which are endowed with outstanding characteristics and optoelectronic properties. In this review, we discuss recent advances in the design of HNCs for efficient light-emitting diodes (LEDs) and photovoltaic (PV) solar cell devices. In particular, we will focus on the materials required to obtain superior optoelectronic quality and efficient devices, as well as their preparation and processing potential and limitations

Fabrication et caractérisation de cellules solaires organiques nanostructurées par la méthode de nanoimpression thermique

La morphologie des couches actives des cellules solaires organiques joue un rôle important sur l’efficacité de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique de ces dispositifs. Les hétérojonctions planaires et les hétérojonctions en volume sont les plus communément utilisées. Cependant, la morphologie idéale pour l’efficacité se situerait à mis chemin entre celles-ci. Il s’agit de l’hétérojonction nanostructurée qui augmenterait la surface entre les couches actives de matériaux tout en favorisant le transport des porteurs de charge. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’étudier l’impact de l’implantation de nanostructures dans les cellules solaires organiques sur leurs performances photovoltaïques. Pour ce faire, on utilise la méthode de nanoimpression thermique sur le matériau donneur, le P3HT, afin que celui-ci forme une interface nanostructurée avec le matériau accepteur, le PCBM. Pour effectuer les nanoimpressions, des moules en alumine nanoporeuse ont été fabriqués à l’aide du procédé d’anodisation en deux temps développé par Masuda et al. Ces moules ont subi un traitement afin de faciliter leur séparation du P3HT. Les agents antiadhésifs PDMS et FTDS ont été utilisés à cette fin. Les résultats obtenus témoignent de la complexité d’exécution du procédé de nanoimpression. Il a été démontré que la pression appliquée durant le procédé, la tension superficielle des éléments en contact et les dimensions des nanopores des moules sont des paramètres critiques pour le succès des nanoimpressions. Ceux-ci ont donc dû être optimisés de manière à réussir cette opération. Ainsi, des cellules à interface nanostructurée à 25% avec des nanobâtonnets de 35 nm de hauteur ont pu être fabriquées. Les cellules nanostructurées ont démontré une efficacité 2,3 ± 0,6 fois supérieure aux cellules sans nanostructures, dites planaires. D’autre part, un solvant a été proposé pour diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM pouvant altérer les nanostructures. Ce phénomène bien connu survient lors du dépot de la couche de PCBM avec le dichlorométhane, un solvant orthogonal avec ces matériaux. Des mesures au TOF-SIMS ont démontré que le limonène permet de diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM, ce qui en fait un meilleur solvant orthogonal que le dichlorométhane.

DLTS investigation of acceptor states in P3MeT Schottky barrier diodes

Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) has been used to investigate hole traps in the depletion region of Schottky barrier diodes formed from electropolymerised poly(3-methylthiophene). The capacitance transients appear to be composed of a fast and a slow component. Analysis of the slower component using the ''rate window'' technique yields isochronal differential capacitance curves that depend on temperature in the manner predicted by theory.

Influence of fabrication conditions on the electrical behaviour of polymer Schottky diodes

Evidence is presented which shows that anomalies in the I-V characteristics of Schottky diodes formed from electrodeposited poly(3-methylthiophene) are related to the time films are held under vacuum prior to deposition of the rectifying aluminium electrode. For short times (similar to 15 mins) a plateau appears in the forward bias characteristic which disappears leading to a significant voltage offset as the device ages or is driven into high forward bias.