Caractérisation et simulation des dispositifs à base de matériaux appartenant à la filière des nitrures de l’élément III
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Date
2016-12-07
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Résumé (Français et/ou Anglais) :
Résumé
Les matériaux nitrurés d’éléments III tels que le nitrure de gallium (GaN) et ses alliages sont de très bons candidats pour la réalisation de composants de puissance travaillant en hautes fréquences. En effet ces matériaux présentent des propriétés physicochimiques intéressantes et la technologie des composants de puissance, tels que les transistors à haute mobilité électronique (HEMT), est basée sur ce type de matériau. Cependant la technologie, utilisée dans la fabrication de ces derniers, est encore mal maitrisée, le matériau présentant des défauts lors de sa croissance (impuretés, défauts cristallins,…..) induit un disfonctionnement des structures.
Dans ce travail de thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés à l’étude des mécanismes physiques responsables du dysfonctionnement des transistors HEMTs à base d’hétérostructure AlGaN/GaN sur substrat SiC. Le travail de cette thèse comporte des résultats obtenus par caractérisations électriques suivis d’une comparaison avec les résultats obtenus par simulation analytiques.
Nous avons effectué des caractérisations électriques courant-tension et capacité-tension sur deux transistors à structures HEMTs: le KQ031 et le AEC1388. La caractérisation courant-tension Ig(Vgs) est effectuée à différentes températures tandis que la caractérisation capacité-tension Cgs(Vgs) est effectuée à température ambiante seulement. L’analyse des caractéristiques obtenues, nous a permis de repérer certaines anomalies de comportement de ces dispositifs. Les caractéristiques de sortie ont montré un meilleur comportement des structures KQ031(Al0.28Ga0.72N) par rapport aux structures AEC1388 (Al0.24Ga0.76N). Par contre l’effet d'auto-échauffement est présent dans les deux structures. La confrontation des résultats expérimentaux avec les résultats simulés a décelé, point de vue grille Schottky, la présence de deux diodes en surface pour la structure KQ031(Al0.28Ga0.72N) et une dominance du courant tunnel dans la structure AEC1388 (Al0.24Ga0.76N).
Mots clé: Matériaux III-V, Diode Schottky, HEMT, Simulation analytique.
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Doctorat en Sciences
