Brevet FR2951582A1 — publié le 20110422

Source infrarouge intégrée sur silicium à base de nano-cristaux semi- conducteurs et dispositifs associés Le domaine général de l'invention est celui des sources et des détecteurs de lumière travaillant dans le proche infrarouge. Les applications industrielles concernées sont plus particulièrement celles mettant en oeuvre des dispositifs de détection de gaz, de liquides ou de biomolécules, notamment pour le diagnostic immunitaire. Les domaines principaux d'utilisation sont alors la sécurité, la santé, l'imagerie biomédicale et les tests biochimiques. D'autres applications peuvent être envisagées, notamment les applications nécessitant une source de lumière et un détecteur spécifiquement adaptés en longueur d'onde. A titre d'exemple, on peut citer les écrans tactiles. Ce type d'applications nécessite que les sources ou les détecteurs soient de petites dimensions et soient intégrables sur un substrat transparent 15 defaçonà: permettre l'adressage individuel ou simultané de plusieurs « pixels » émettant ou détectant à des longueurs d'onde données ; - adapter la source de lumière et le détecteur aux espèces (gaz, molécules, biomolécules) à détecter ; 20 - assurer le couplage avec des photodiodes adaptées à l'absorption ou à la fluorescence des molécules à détecter ; - permettre l'utilisation de micro ou de nano-technologies pour la réalisation des différents composants ; - assurer une autonomie de la source et du détecteur grâce à un 25 couplage à des cellules photovoltaïques. Les figures 1, 2 et 3 illustrent différents dispositifs de détection mettant en oeuvre ce type de sources infrarouges. Sur ces figures et sur les suivantes, les molécules 100 à détecter sont représentées par des symboles 30 à trois branches et les émissions lumineuses par des flèches ondulées. Sur la figure 1, le dispositif comporte sur une même carte électronique 5 la source infrarouge 1 et le détecteur 2. Dans ce dispositif, deux micro-optiques 3 assurent le couplage de l'émetteur infrarouge 1 et du détecteur 2, une première optique assure la focalisation de la lumière émise par la source sur les molécules à détecter et une seconde optique assure la focalisation de la lumière réémise par les molécules sur le détecteur 2. Sur la figure 2, le couplage de l'émetteur infrarouge 1 et du détecteur 2 est assuré par un guide d'onde 4 à réseau de diffraction et sur la figure 3, la disposition géométrique de la source 1 et du détecteur 2 assure le couplage émission-réception sans optiques. II existe actuellement un grand nombre de types de sources infrarouges. Les principales sont les diodes électroluminescentes infrarouges ou « LED IR », les lasers infrarouges, les sources dites « FTIR » qui émettent un rayonnement, fonction de leur température, les diodes électroluminescentes organiques infrarouges ou « OLED IR » et enfin les diodes électroluminescentes infrarouges à nanocristaux quantiques ou « QDLED », acronyme signifiant « Quantum Dot Light Electroluminescent Diode ». Les LED IR émettent à des longueurs d'onde fixes, qui ne concordent pas toujours avec les longueurs d'onde d'absorption des molécules à détecter. Les lasers IR peuvent être paramétrables tels les oscillateurs paramétriques optiques ou OPO. Ce sont cependant des dispositifs complexes. Les sources FTIR sont également des dispositifs complexes à mettre en oeuvre. Les OLED-IR présentent des rendements lumineux d'électroluminescence très faibles. De plus, leur longueur d'onde d'émission est limitée à 1225 nm pour les OLED-IR « tout organique » à base de petites molécules ou de polymères et à 1500 nm pour les OLED-IR dopées par des terres rares. Les QD-LEDs sont des structures réalisées à base de nano-30 cristaux de matériaux semi-conducteurs minéraux de façon à permettre le découplage entre : - Le transport des charges: électrons et trous vers les nanocristaux par des molécules organiques et des polymères de façon identique aux OLED conventionnelles. On garantit ainsi une consommation électrique faible et le procédé de fabrication reste compatible des technologies sur silicium, et - L'émission qui est assurée par les nano-cristaux à la condition que les électrons et trous soient couplés au voisinage des nano-5 cristaux pour former des excitons. Le spectre d'émission des nanocristaux et leur efficacité sont déterminés par la nature du semi-conducteur, mais également par leur taille qui peut varier de deux à quelques nanomètres. II est ainsi possible de 10 balayer une très large bande spectrale en ne modifiant que la taille des nanocristaux, sans aucune modification des conditions expérimentales du dépôt des nanocristaux. Ainsi, la demande internationale de référence WO 2008/063657 décrit une structure à base de nanocristaux émettant dans le bleu. La figure 4 représente les plages de longueur d'onde d'émission 15 accessibles pour trois types de nanocristaux, respectivement en tellure de cadmium (CdTe), en tellure de mercure-cadmium (CdxHg1_XTe) et en tellure de mercure (HgTe). Comme on le voit sur cette figure, les nanocristaux en tellure de cadmium permettent de couvrir le spectre visible, les nanocristaux en tellure de mercure-cadmium couvrent le rouge et le tout proche infrarouge 20 jusqu'à 1100 nanomètres, et enfin, les nanocristaux en tellure de mercure couvrent le proche infrarouge. Les performances des sources QD-LED, qui émettent dans l'ensemble du spectre visible pour des applications aux écrans de visualisation et à l'éclairage se rapprochent de celles des OLED « conventionnelles ». Mais, les performances des QD-LED dans le proche 25 infrarouge sont actuellement limitées à une longueur d'onde d'émission maximale de 1500 nanomètres. Les sources actuelles QD-LED comportent, en fait, une électrode en oxyde d'indium ou ITO, matériau qui possède la propriété d'être transparent dans le visible mais qui devient absorbant aux longueurs d'onde supérieures à 1500 nanomètres. Cette longueur d'onde est 30 suffisante pour les applications en visualisation et en télécommunications optiques mais elle demeure insuffisante pour les applications recherchées de détection de gaz, de liquides ou de biomolécules. Les sources d'émission et les détecteurs infrarouge de type QD-35 LED selon l'invention ne présentent pas cette limitation. En effet, si l'on ne cherche pas à obtenir obligatoirement d'émission ou de détection dans le spectre visible, il n'est plus nécessaire d'utiliser une électrode en ITO qui devient absorbante aux longueurs d'onde supérieures à 1500 nm. L'utilisation d'anodes ou de cathodes transparentes au proche infrarouge de la QD-LED conduit à une transparence bien supérieure à celle de l'ITO pour les longueurs d'onde supérieures à 1100 nm. En jouant sur la nature et la taille des nanocristaux intégrés dans les QD-LED, il devient alors possible de réaliser des sources et des détecteurs infrarouges à la longueur d'onde d'absorption des molécules ou des biomolécules que l'on souhaite détecter. Il est également possible, avec ce type d'électrode, de coupler plusieurs QDLEDs sur un même substrat pour l'analyse simultanée de différents types de molécules et de gaz et/ou de réaliser des sources multispectrales. Plus précisément, l'invention a pour objet une diode électroluminescente à nanocristaux quantiques structurée en couches successives sur un substrat en silicium, ladite diode comprenant au moins un empilement de couches minces, lesdites couches comprenant au moins une première couche conductrice faisant office d'anode, une couche émettrice comportant des nano-cristaux semi-conducteurs et une dernière couche conductrice faisant office de cathode, caractérisé en ce qu'au moins la première couche conductrice ou la dernière couche conductrice est transparente dans le proche infrarouge, c'est-à-dire dans une gamme spectrale au moins comprise entre 1500 nanomètres et 3000 nanomètres. Avantageusement, la première couche conductrice ou anode est transparente dans le proche infrarouge et est réalisée en silicium dopé P. Avantageusement, la dernière couche conductrice ou cathode réfléchit le proche infrarouge et est constituée d'un film métallique ultra-mince. Avantageusement, la dernière couche conductrice ou cathode est 30 un film mince transparent dans le proche infrarouge et réalisé dans un métal de transition. Avantageusement, la première couche conductrice ou anode réfléchit le proche infrarouge et est constituée d'un film métallique et en ce que la dernière couche conductrice ou cathode est un film mince transparent 35 dans le proche infrarouge et réalisé dans un métal de transition. Préférentiellement, les nano-cristaux semi-conducteurs de la couche émettrice comprennent un « noyau » réalisé dans au moins un des premiers matériaux semiconducteurs suivants : le séléniure de plomb (PbSe), le tellurure de plomb (PbTe), le tellurure d'étain-plomb (PbSnTe), le tellurure d'étain (SnTe), le sulfure de plomb (PbS), l'arséniure d'indium (InAs), l'antimoniure d'indium (InSb), le tellurure de mercure (HgTe) ou le tellurure de mercure-cadmium (HgCdTe). Avantageusement, le « noyau » des nanocristaux est enrobé par un second matériau semi-conducteur dont l'intervalle de bande interdite ou « band gap » est plus élevé que celui du premier matériau semi-conducteur composant le « noyau » et dont le paramètre de maille cristalline est proche de celui du « noyau » des nanocristaux, le second matériau de l'enrobage du « coeur» étant réalisé dans au moins un des premiers matériaux semiconducteurs suivants : le séléniure de plomb (PbSe), le tellurure de plomb (PbTe), le tellurure d'étain-plomb (PbSnTe), le tellurure d'étain (SnTe), le sulfure de plomb (PbS), l'arséniure d'indium (InAs), l'antimoniure d'indium (InSb), le phosphure d'indium (InP), le séléniure de cadmium (CdSe), le tellurure de cadmium(CdTe), l'antimoniure de gallium (GaSb), le tellurure de mercure (HgTe) ou le tellurure de mercure-cadmium (HgCdTe). Avantageusement, le « noyau » des nanocristaux est enrobé par un ligand organique qui peut être soit un oléate terminé par un groupe carboxyl, soit un octadecylamine terminé par un groupe amine, soit un dodecylamine, soit un octylamine. Avantageusement, la diode comprend, dans cet ordre, la première couche dite couche anode, une seconde couche dite d'injections de trous, une troisième couche dite de transport de trous, la couche émettrice dite quatrième couche, une cinquième couche dite de transport des électrons et la sixième et dernière couche dite couche cathode. L'invention concerne également un dispositif de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules, comprenant un circuit électronique comportant au moins une diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon l'une des dispositions précédentes. Avantageusement, le dispositif de détection optique de gaz, de 35 liquides ou de biomolécules comporte une pluralité de diodes électroluminescentes à nanocristaux quantiques correspondant à différentes zones de détection, chaque zone ayant une longueur d'onde de détection différente pour la détection d'un gaz ou d'un liquide ou d'une biomolécule spécifique. Avantageusement, le circuit électronique comporte également un adressage individuel à transistor CMOS de chaque diode électroluminescente à nanocristaux quantiques ou une cellule photovoltaïque ou une photodiode. L'invention concerne enfin un composant infrarouge comportant une source de lumière comportant au moins une diode électroluminescente à nanocristaux quantiques et un détecteur comportant au moins une diode électroluminescente à nanocristaux quantiques, la longueur d'onde d'émission de la source de lumière coïncidant avec la longueur d'onde de détection du détecteur. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : Les figures 1, 2 et 3 illustrent différents dispositifs de détection optique selon l'art antérieur mettant en oeuvre des sources infrarouges ; La figure 4 représente les plages de longueur d'onde d'émission accessibles pour trois types de nanocristaux ; Les figures 5 et 6 illustrent deux modes de réalisation possibles de structures QD-LED selon l'invention La figure 7 représente une variante de réalisation des structures précédentes ; Les figures 8, 9 et 10 représentent trois circuits électroniques pour dispositifs de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules, comportant des diodes électroluminescentes à nanocristaux quantiques selon l'invention ; Les figures 11 et 12 représentent deux dispositifs de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules comportant les circuits électroniques précédents. Les structures QD-LED selon l'invention sont toutes réalisées sur des substrats silicium afin de pouvoir coupler les propriétés émissives des QD-LED qui sont très versatiles en longueur d'onde, la transparence infrarouge du silicium et les nanotechnologies sur silicium, qui permettent l'intégration de nanostructures adaptées à la détection des molécules et de gaz, l'adressage des sources de lumière et des photodiodes à l'aide de transistors CMOS et TFT à base de silicium ainsi que l'intégration de photodiodes pour la détection de la fluorescence des molécules et des gaz et des cellules photovoltaïques pour assurer une certaine autonomie du détecteur. D'une façon générale, comme illustré sur les figures 5 et 6, une structure QD-LED comporte, sur un substrat en silicium 10, une première couche conductrice faisant office d'anode 11, une seconde couche dite d'injections de trous 12, une troisième couche dite de transport de trous 13, une quatrième couche 14 comportant des nano-cristaux 20 semi-conducteurs dite couche émettrice, une cinquième couche 15 dite de transport des électrons et une sixième et dernière couche 16 faisant office de cathode. Sur les figures 5, 6 et 7, les nanocristaux 20 sont représentés par des cercles blancs. Dans les structures QD-LED selon l'invention, au moins la première couche conductrice 11 ou la sixième couche conductrice 16 est transparente dans le proche infrarouge, c'est-à-dire dans une gamme spectrale au moins comprise entre 1500 nanomètres et 3000 nanomètres. Ainsi, les structures QD-LED peuvent émettre des photons - Soit uniquement au travers d'une cathode 16 métallique semitransparente, pour toutes les longueurs d'onde supérieures à 1100 nm. Ce type de diode est représentée en figure 5 ; - Soit uniquement au travers d'une anode en silicium dopé p, transparente aux longueurs d'onde supérieures à 1100nm. Ce 30 type de diode est représentée en figure 6 ; - Soit simultanément au travers de l'anode en silicium et de la cathode semi-transparente. Par conséquent, les structures selon l'invention diffèrent 35 essentiellement par la nature et la structure de leurs première et de leur sixième couche faisant respectivement fonction d'anode et de cathode et ont en commun la seconde couche 12 dite d'injections de trous, la troisième couche 13 dite de transport des trous, la quatrième couche 14 comportant des nano-cristaux semi-conducteurs dite couche émettrice et enfin la cinquième couche 15 dite de transport de trous. Dans ce qui suit, on détaille la nature et la composition des différentes couches successives d'une structure QD-LED selon l'invention en partant de la couche anode jusqu'à la couche cathode. 10 Nature et composition de la première couche dite couche anode (couche 11) Cette couche est directement déposée sur le silicium. Comme il a été dit, l'émission de la diode peut se faire au travers de l'anode et au travers 15 du silicium comme indiqué sur la figure 6. Dans ce cas, l'anode est transparente au rayonnement infrarouge. On peut utiliser, à cet effet, une anode en silicium dopé P par implantation et recuit d'activation thermique. Le dopage de type P va permettre d'augmenter la densité de trous dans le silicium. La dose de dopage implantée sera adaptée en fonction de la 20 longueur d'onde d'émission de la QD-LED, le dopage P induisant une légère absorption des photons infrarouges. II est également possible que l'émission se fasse au travers de la cathode. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire que l'anode soit transparente. On peut alors utiliser classiquement un film métallique opaque et réflecteur 25 d'épaisseur environ 100 nm. Les matériaux constitutifs de ce film peuvent être l'aluminium, le nitrure de titane TiN ou un empilement comportant différents couches d'aluminium, de nitrure de titane, d'argent, d'or ou de tungstène. 30 Nature et composition de la seconde couche dite couche d'injection des trous (couche 12) Cette couche également connue sous le terme anglais de « Hole Injection Layer » ou « HIL » a pour rôle d'amener les trous depuis l'anode vers les nanocristaux semi-conducteurs de la quatrième couche. A titre 35 d'exemple, elle peut être composée des matériaux suivants : - Un premier polymère composé de deux ionomères appelé « PEDOT-PSS » qui est un mélange de poly(3,4-ethylenedioxythiophene) et de poly(styrene-sulfonate) ; - Un second polymère noté « PANI » qui est un polyaniline et ses dérivés. Cette couche d'injection peut être déposée par voie liquide, soit par: - des techniques de dépôts de films minces, connues sous le terme de « spin coating », ce dépôt étant suivi d'une gravure ; - des techniques d'impression par jet d'encre lorsque l'on cherche à réaliser simultanément plusieurs pixels d'émission prédéfinis. Nature et composition de la troisième couche dite couche de 15 transport des trous (couche 13) Cette couche également connue sous le terme anglais de « Hole Transport Layer » ou « HTL » a pour rôle d'amener les trous depuis la couche d'injection des trous vers les nanocristaux semi-conducteurs de la quatrième couche d'émission. A titre d'exemple, elle peut être composée des 20 matériaux suivants : - des polymères de type « PVK » de composition Poly(N-vinylcarbazole) ; - des polymères de type « NPB » de composition N,N-bis(1-naphthyl)-N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine ; 25 - des polymères de type « Spiro-TTB» ou « Spiro-TPD » de formule 2,2_,7,7_-tetra-(m-tolyl-phenylamino)-9,9_-spirobifluorene ou « Spiro-TAD» de composition (2,20, 7,70-tetrakis- (diphenylamino)-9,90-spirobifluorene) ; - des polymères de type « TPD » de composition N,N_-Bis_3- 30 methylphenyl_-N,N_-diphenylbenzidine ; - des hydrocarbures de type aromatique polycyclique comme le pentacène. Cette couche d'injection est déposée par voie liquide par les mêmes techniques que la couche précédente (dépôt par « spin coating » ou 35 impression par jets d'encre). Cette couche peut également contenir les nanocristaux inorganiques luminescents afin de réaliser : - Une monocouche de nanocristaux semi-conducteurs par démixtion du polymère et des nanocristaux ; - Une couche épaisse « HTL » comportant les nanocristaux pour permettre le transport des charges entre le polymère et les nanocristaux et augmenter l'efficacité de la QD-LED comme indiqué sur la figure 7. Dans ce cas, bien entendu, les couches 13 et 14 sont confondues. Nature et composition de la quatrième couche dite couche sensible, détectrice ou émettrice (couche 14) La quatrième couche dite couche émettrice est à base de nanocristaux semi-conducteurs. Elle peut être : - Une monocouche de nanocristaux semi-conducteurs déposée par voie liquide: o Simultanément avec le « HTL » et démixée ; o Déposée à la surface du polymère « HTL » ; - Une couche épaisse de transport des trous de type « HTL » comportant des nanocristaux . Les nanocristaux constitutifs de cette couche comportent un « noyau » dont le matériau est choisi en fonction de la longueur d'onde d'émission de la QD-LED que l'on souhaite obtenir. D'autres paramètres comme la structure et la taille de ces nanocristaux influent sur la longueur d'onde et peuvent être optimisés en fonction de la longueur d'onde recherchée. A titre d'exemple, les matériaux peuvent être choisis parmi les semi-conducteurs du tableau I ci-dessous. Ce tableau comporte trois colonnes, la première donne le symbole chimique du matériau, la seconde colonne donne l'énergie Eg de bande interdite ou « band gap » qui sépare la bande de valence de la bande de conduction, la troisième colonne donne la longueur d'onde maximale X,max d'émission du matériau. Cette dernière dépend du « band gap ».35 Tableau I : Caractéristiques électroniques des semi-conducteurs massifs des nanocristaux Composé Eg (eV) Xmax (nm) PbSe 0.29 4300 PbTe 0.33 3800 PbSnTe 0.1 12000 SnTe 0.18 6800 PbS 0.42 2900 InAs 0.4 - 0.359 3000 - 3400 InSb 0.2 6200 HgTe -0.3 Infrarouge HgCdTe-0.225 0.123 10000 HgCdTe-0.31 0.272 4500 Les nano-cristaux n'émettent qu'à des longueurs d'onde inférieures à la longueur d'onde ,,max mentionnée dans le tableau. Leur bande d'émission spectrale est fonction des propriétés électroniques du semi-conducteur constituant le noyau, qui limitent le confinement quantique des excitons, et par conséquent l'efficacité lumineuse de la diode électroluminescente QD-LED. Favorablement, pour augmenter le transport des charges et le confinement quantique des excitons, les nanocristaux peuvent être enrobés par un matériau semi-conducteur dont le « band gap » Eg est plus élevé que celui du matériau émetteur et dont le paramètre de maille cristalline est proche de celui du noyau. Les alliages de matériaux à considérer pour cet enrobage sont rassemblés dans le tableau 2 ci-dessous. Ce tableau comporte trois colonnes, la première donne le symbole chimique du matériau, la seconde colonne donne le paramètre de maille cristalline « a » en nanomètres, la troisième colonne donne l'énergie de bande interdite ou « band gap » Eg. Tableau 2 : Caractéristiques électroniques des semi-conducteurs massifs de l'enrobage Composé a (nm) Eg (eV) PbSe 0.61107 0.29 PbTe 0.647 0.33 PbSnTe 0.1 SnTe 0.625 0.18 PbS 0.59524 0.42 InAs 0.6058 0.4/0.359 InSb 0.648 0.2 InP 0.587 1.27 CdSe 0.43+0.701 1.72 CdTe 0.648 1.6/1.49 GaSb 0.606 0.8 HgTe 0.646 -0.3 HgCdTe-0.225 0.123 HgCdTe-0.31 0.272 A titre d'exemple, des nanocristaux en PbSe dont le gap vaut 0.29 eV peuvent être encapsulés par du CdSe dont le gap vaut 1.72 eV et qui est compatible chimiquement ou par du GaSb dont le gap vaut 0.8 eV. De la même manière, des nanocristaux en PbTe (gap égal à 0.33 eV) ou en InSb (gap égal à 0.2 eV) peuvent être encapsulé par du CdTe (gap égal à 1.6/1.49 eV). Dans les configurations des QD-LED selon l'invention, les 10 nanocristaux peuvent être également encapsulés par un ligand organique afin d'assurer un bon transfert de charges entre les polymères ou les « petites molécules » organiques et les nano-cristaux semi-conducteurs. La nature des ligands est bien évidemment fonction de la nature du semi-conducteur et des polymères l'environnant. A titre d'exemple, le ligand peut 15 être choisi parmi les corps suivants qui présentent des propriétés chimiques intéressantes pour le transport des charges: - Un oléate terminé par un groupement carboxyle ; - Un octadécylamine terminé par un groupe amine ; - Un dodécylamine ; Un octylamine. Nature et composition de la cinquième couche dite de 5 transport des électrons ou ETL (couche 15) Cette couche a deux fonctionnalités : - Elle assure la conduction des électrons depuis la cathode métallique jusqu'aux nanocristaux ; - Elle assure également le blocage des trous au voisinage des 10 nanocristaux pour assurer un bon confinement des trous. Comme les nano-cristaux de semi-conducteurs présentent des propriétés de confinement qui dépendent de la nature du semi-conducteur, le blocage des trous par la couche ETL peut s'avérer nécessaire. A titre d'exemple, les matériaux de la couche de transport ETL 15 peuvent être : - Du BPhen de formule 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline ; - De l'AIg3 de formule aluminum tris(8-hydroxyquinoline) ; - Du BCP ou BathoCuProine ; Un hydrocarbure de type aromatique polycyclique comme le 20 pentacène. Cette couche est déposée préférentiellement par évaporation organique. Nature et composition de la sixième couche dite couche 25 cathode Comme il a été dit, l'émission de la diode peut se faire au travers de la cathode métallique comme montré sur la figure 5. Dans ce cas, la cathode est semi-transparente à la longueur d'onde d'émission de la QDLED. Cette cathode peut être constituée d'un film mince de 2 à 3 nanomètres 30 d'épaisseur. Le film peut être un métal de transition tel que le nickel, le cobalt ou le titane et doit être compatible des procédés de gravure microélectroniques. La cathode peut également être opaque et réflectrice à la longueur d'onde d'émission de la QD-LED en utilisant des métaux compatibles avec la 35 microélectronique. Dans ce cas, la cathode peut être un film mince d'argent, 13 d'or ou d'aluminium et son épaisseur est supérieure à 100 nanomètres. Cette couche est déposée préférentiellement par évaporation organique. Quelle que soit la structure de la QD-LED, l'épaisseur individuelle 5 de chaque film doit être adaptée à la longueur d'onde d'émission de la QDLED afin : - D'optimiser l'épaisseur totale de la structure QD-LED pour qu'elle corresponde à un minimum en réflectance à la longueur d'onde d'émission. On obtient alors un effet de « microcavité », 10 c'est-à-dire que les réflexions sur les faces inférieures et supérieures de la structure de la QD-LED sont en opposition de phase ; - D'éviter que les nanocristaux émetteurs soient proches de la cathode ou de l'anode métallique afin d'éviter le couplage par les 15 plasmons ; - De minimiser les phénomènes d'absorption des films organiques dans l'infra rouge qui risquent de limiter l'efficacité de la QD-LED. 20 Les nanotechnologies vont permettre une intégration beaucoup plus importante du détecteur de molécules, de biomolécules ou de gaz. En effet, les cellules utilisées pour la détection des molécules, des biomolécules et de gaz peuvent être favorablement réalisées à l'aide des technologies de photolithographie-gravure de matériaux couramment utilisés pour la 25 microélectronique comme le silicium cristallin, amorphe ou polycristallin, l'oxyde et le nitrure de silicium. La combinaison des QD-LED versatiles en longueur d'onde, de petites dimensions couplées aux technologies mises en oeuvre en nanotechnologies permet l'intégration de nombreux composants de très 30 petites dimensions, qui peuvent être autonomes, le cas échéant. Elles peuvent utilement remplacer les technologies lourdes utilisées actuellement pour la détection de molécules, de biomolécules et de gaz. Ainsi, le fait d'utiliser un substrat silicium 10 pour la réalisation des 35 QD-LED autorise le couplage de l'émission avec un adressage individuel des pixels 1 (QD-LED) à l'aide de transistors 30 de type CMOS comme représenté sur la figure 8. Sur cette figure, chaque pixel peut être réalisé avec le même QD-LED. En variante, il est possible d'avoir des QD-LED différentes par pixel, avec des couches sensibles différentes adaptées à une certaine longueur d'onde pour détecter un gaz ou une molécule spécifique. L'association avec des cellules photovoltaïques peut également assurer une certaine autonomie du composant à base de QD-LED. Ainsi, la figure 9 représente sur le même substrat 10 l'association de diodes ou de pixels émetteurs 1 et de cellules photovoltaïques 40. Dans le cas présent, chaque pixel émetteur 1 est alimenté par une cellule photovoltaïque 40 dédiée mais on peut envisager d'autres associations. Ces cellules photovoltaïques peuvent être réalisées à l'aide de jonctions à base de silicium amorphe ou poly-cristallin ou de cellules à base de nanocristaux réalisés, par exemple, en CdSe ou en PbSe ou en InAs. Ces différents nanocristaux peuvent être déposés comme les nanocristaux de la QD-LED par voie humide. La figure 10 illustre un premier exemple de réalisation d'un dispositif de détection optique comprenant un circuit comportant à la fois des émetteurs infrarouges selon l'invention et des photorécepteurs 50. Sur cette figure, un dispositif à guide d'ondes optiques 51 assure la jonction émetteur-récepteur, le flux de molécules 100 à détecter passant au-dessus de ce guide d'onde. La figure 11 illustre un second exemple de réalisation de couplage des diodes émettrices QD-LED 1 avec des photodiodes 50 permettant de réaliser sur un même circuit 10 l'émission et la détection. Dans cet exemple, le dispositif de détection comporte une couche luminescente 52 sensible aux molécules à détecter disposée en regard et parallèlement au plan du circuit 10 et la sensibilité spectrale des photodiodes est adaptée à la fluorescence des molécules ou des biomolécules et gaz à détecter. Les récepteurs peuvent être des photodiodes infrarouges conventionnelles ou des cellules à base de nanocristaux réalisés, par exemple, en CdSe ou en PbSe ou en InAs. Avantageusement, il s'agit de QD-LEDs selon l'invention qui peuvent être spécifiquement adaptées à la longueur d'onde d'émission de la source de lumière et des espèces à détecter. Dans le schéma de la figure 12, les pixels émetteurs 1 et les photorécepteurs 50 sont disposés sur deux circuits électroniques différents 10, disposés en regard. Les molécules 100 à détecter passent dans la zone séparant les deux circuits. REVENDICATIONS1. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques structurée en couches successives sur un substrat en silicium, ladite diode (1) comprenant au moins un empilement de couches minces, lesdites couches comprenant au moins une première couche conductrice (11) faisant office d'anode, une couche émettrice (14) comportant des nano-cristaux semi-conducteurs et une dernière couche conductrice (16) faisant office de cathode, caractérisé en ce qu'au moins la première couche conductrice ou la dernière couche conductrice est transparente dans le proche infrarouge, c'est-à-dire dans une gamme spectrale au moins comprise entre 1500 nanomètres et 3000 nanomètres. 2. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche conductrice (11) ou anode est transparente dans le proche infrarouge et est réalisée en silicium dopé p. 3. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dernière couche conductrice (16) ou cathode réfléchit le proche infrarouge et est constituée d'un film métallique. 4. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dernière couche conductrice (16) ou cathode est un film mince transparent dans le proche infrarouge et réalisé dans un métal de transition. 25 5. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche conductrice (11) ou anode réfléchit le proche infrarouge et est constituée d'un film métallique et en ce que la dernière couche conductrice (16) ou cathode est un film 30 mince transparent dans le proche infrarouge et réalisé dans un métal de transition.20 6. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nanocristaux semi-conducteurs de la couche émettrice comprennent un « noyau » réalisé dans au moins un des premiers matériaux semiconducteurs suivants : le séléniure de plomb (PbSe), le tellurure de plomb (PbTe), le tellurure d'étain-plomb (PbSnTe), le tellurure d'étain (SnTe), le sulfure de plomb (PbS), l'arséniure d'indium (InAs), l'antimoniure d'indium (InSb), le tellurure de mercure (HgTe) ou le tellurure de mercure-cadmium (HgCdTe). 7. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 6, caractérisé en ce que le « noyau » des nanocristaux est enrobé par un second matériau semi-conducteur dont l'intervalle de bande interdite ou « band gap » est plus élevé que celui du premier matériau semi-conducteur composant le « noyau » et dont le paramètre de maille cristalline est proche de celui du « noyau » des nanocristaux. 8. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 7, caractérisé en ce que le second matériau de l'enrobage du « noyau» est réalisé dans au moins un des premiers matériaux semiconducteurs suivants : le séléniure de plomb (PbSe), le tellurure de plomb (PbTe), le tellurure d'étain-plomb (PbSnTe), le tellurure d'étain (SnTe), le sulfure de plomb (PbS), l'arséniure d'indium (InAs), l'antimoniure d'indium (InSb), le phosphure d'indium (InP), le séléniure de cadmium (CdSe), le tellurure de cadmium(cdTe), l'antimoniure de gallium (GaSb), le tellurure de mercure (HgTe) ou le tellurure de mercure-cadmium (HgCdTe). 9. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 6, caractérisé en ce que le « noyau » des nanocristaux est enrobé par un ligand organique. 10. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon la revendication 9, caractérisé en ce que le ligand organique est soit un oléate terminé par un groupe carboxyl, soit Un octadecylamine terminé par un groupe amine, soit un dodecylamine, soit un octylamine. 35 11. Diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diode comprend, dans cet ordre, la première couche dite couche anode (11), une seconde couche (12) dite d'injections de trous, une troisième couche (13) dite de transport de trous, la couche émettrice (14) dite quatrième couche, une cinquième couche (15) dite de transport des électrons et la sixième et dernière couche (16) dite couche cathode. 12. Dispositif de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique (10) comportant au moins une diode électroluminescente à nanocristaux quantiques (1) selon l'une des revendications précédentes. 13. Dispositif de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte une pluralité de diodes électroluminescentes à nanocristaux quantiques correspondant à différentes zones de détection, chaque zone ayant une longueur d'onde de détection différente pour la détection d'un gaz ou d'un liquide ou d'une biomolécule spécifique. 14. Dispositif de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le circuit électronique (10) comporte également un adressage individuel à transistor CMOS (30) de chaque diode électroluminescente à nanocristaux quantiques. 15. Dispositif de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le circuit électronique (10) comporte également au moins une cellule photovoltaïque (40). 16. Dispositif de détection optique de gaz, de liquides ou de biomolécules selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte au moins une photodiode (50).35 17. Composant infrarouge comportant une source de lumière comportant au moins une diode électroluminescente à nanocristaux quantiques comportant au moins une première diode électroluminescente à nanocristaux quantiques selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le composant comporte également un détecteur comportant au moins une seconde diode électroluminescente à nanocristaux quantiques, la longueur d'onde d'émission de la première diode électroluminescente coïncidant avec la longueur d'onde de détection de la seconde diode électroluminescente.10