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21 mar
21/03/2019 09:30

Sciences & Société

Soutenance de thèse : Mariam EL KHATIB

Etude et maîtrise des mécanismes de piégeage dans les composants MIS-HEMT en nitrure de gallium pour la conversion de l'énergie

Doctorante : Mariam EL KHATIB

Laboratoire INSA : INL
Ecole doctorale : ED34 Matériaux de Lyon

Les composants MIS-HEMT à base de GaN suscitent un grand intérêt dans le domaine de la conversion de l’énergie. Mais aujourd’hui, il existe encore des difficultés majeures qui limitent leur développement. Notamment le phénomène de « current collapse » - résultant d’un mécanisme de piégeage par des niveaux profonds impacte directement le rendement de conversion de l’énergie des dispositifs. Ce sujet de thèse propose d’apporter une compréhension amont à ces mécanismes de piégeage en mettant en œuvre une technique appropriée de caractérisation des niveaux profonds par DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy). Cette méthodologie permet de discerner des voies d’amélioration susceptibles d’être intégrées dans le processus de fabrication des composants. En effet, des mesures électriques menées directement sur composants permettent une caractérisation « matériau » proche des conditions de fonctionnement du transistor.
Cette thèse comporte quatre chapitres. L’étude bibliographique du premier chapitre décrit l’intérêt de nitrure de gallium (GaN) pour les composants de puissance HEMT, les technologies des transistors HEMT normally-off à base de nitrure de gallium ainsi que l’influence de l’insertion d’une couche de type « p ». Le deuxième chapitre relate l’étude bibliographique sur les principaux défauts dans le GaN ainsi que les principes des méthodes de caractérisations utilisées au cours de la thèse. Dans le troisième chapitre, l’identification des pièges est établie par des mesures électrique (DLTS) et optiques (PL- UV). Six pièges à électrons et deux pièges à trous « hole-like » ont été identifiés. Ces pièges sont répartis entre défauts natifs (lacune, antisite..) et défauts technologiques (gravure, dopage). Le quatrième chapitre vise à localiser les pièges dans la structure à l’aide d’une étude comparative entre les techniques DLTS capacitive et DLTS courant sur dispositif MIS-HEMT, appuyée par des simulations électriques. Les résultats importants obtenus nous ont permis de discuter l’influence de la technologie sur les mécanismes de piégeage.

Informations complémentaires

  • Amphithéâtre AE1 (Bâtiment Gustave Ferrié) - Villeurbanne