LAboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman – UMR 8516
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Soutenance de thèse de Ophélie Lancry

Etude par microspectrométrie Raman de matériaux et de composants microélectroniques à base de semi-conducteurs III-V grand GAP

Les semi-conducteurs à base de composés III-V de type GaN présentent de nombreux avantages – liés essentiellement à leur grande bande interdite – par rapport aux semi-conducteurs traditionnels Si, ou III-V des filières GaAs. Comme pour les semi-conducteurs traditionnels III-V, il est possible de former des hétérojonctions de type HEMT (High Electron Mobility Transistor) AlGaN/GaN permettant d’obtenir à la fois une forte densité de porteurs confinés à l’hétérojonction et des mobilités électroniques élevées. Ces composants sont à l’heure actuelle les candidats les plus prometteurs pour des applications hyperfréquences de puissance. Cependant, l’échauffement observé au cours du fonctionnement et les différentes étapes de réalisation des composants ont un impact anormal sur les performances intrinsèques du composant. La caractérisation par micro-spectrométrie Raman de ces matériaux et composants microélectroniques à base de semi-conducteurs III-V permet de comprendre l’influence du comportement du matériau semiconducteur sur les performances des HEMTs en hyperfréquence.

La microspectrométrie Raman est une technique non-destructive et sans contact avec une résolution spatiale submicronique, adaptée à l’étude des HEMTs AlGaN/GaN en fonctionnement. L’utilisation de différentes longueurs d’onde excitatrices visible et UV (632.8 nm et 266 nm) permet de sonder les hétérostructures à différentes profondeurs de pénétration. Dans cette thèse, nous présentons les informations obtenues avec cette technique d’analyse tels que la composition de l’hétérostructure, les contraintes entre les différentes couches, la résistance thermique aux interfaces, la qualité cristalline des différentes couches, le dopage et le comportement thermique des différentes couches. Nous développons plus en détail le système de microspectrométrie Raman UV résolue en temps que nous avons réalisé. Ce système permet d’analyser le comportement thermique transitoire des HEMTs AlGaN/GaN en fonctionnement et plus particulièrement dans la zone active du composant. La résolution temporelle de
l’installation, voisine de 200 ns, reste inférieure à la durée de montée en température des composants sous polarisation.

La soutenance aura lieu le 04.12.2009 à 10h00
Université Lille 1, Amphithéâtre CERLA
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