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H/F Nouveaux composants électroniques à base d'AlN pour les futures applications en électronique de puissance

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Informations générales

Référence : UMR8520-FRELEF-052
Lieu de travail : VILLENEUVE D ASCQ
Date de publication : jeudi 26 mars 2020
Nom du responsable scientifique : Farid MEDJDOUB
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Description technique
L'objectif principal de ce projet est de développer de nouveaux composants de puissance à base d'AlN robustes et fiables pour les applications de moyenne et forte puissance afin de démontrer toutes les potentialités de cette filière émergente. Des substrats AlN de haute qualité seront approvisionnés commercialement et la croissance des épitaxies sera réalisée au CRHEA (Nice, France). La conception, la fabrication et la caractérisation seront effectués à l'IEMN.
Originalité and Innovation
Ce programme vise à repousser les limites de la technologie de composants à large bande interdite en explorant le potentiel de composants à base d'AlN qui présente des propriétés très supérieures au GaN par exemple. Le but ultime est de démontrer une rupture en termes de combinaison de tension de claquage et de résistance à l'état passant pour les futures applications de puissance.

Contexte de travail

L'intérêt des composants à base de GaN et SiC pour la conversion d'énergie s'est fortement accentué durant ces dernières années. Les propriétés liées au grand gap du matériau GaN et notamment la haute densité d'électrons du gaz bidimensionnel des hétérostructures à base de GaN permettent de réaliser un excellent compromis entre la résistance à l'état passant (Ron) et la tension de claquage (BV). Afin de repousser davantage les limites des transistors à haute mobilité électronique (HEMT) en GaN pour la conversion de puissance, l'un des défis pour cette filière est la montée en tension de claquage au-delà de 2kV tout en maintenant une forte densité d'électrons et une mobilité électronique élevée. En effet, cela permettrait la réalisation de transistors à haute tension et à très faible Ron, essentiel pour augmenter le rendement total des composants de puissance. L'objectif de cette thèse est de démontrer les potentialités d'une nouvelle filière pour l'électronique de puissance à base du matériau AlN pour les moyennes et fortes puissances. Ce matériau possède en effet des propriétés remarquables telles qu'une bande interdite extrêmement large (6.2 eV), une dissipation thermique accrue ou encore une stabilité en température très élevée comparés aux matériaux grands gaps SiC et GaN).
Description technique

Informations complémentaires

Références
1. F. Medjdoub et al, Low on-resistance high-breakdown normally off AlN/GaN/AlGaN DHFET on Si substrate, IEEE Electron Device Lett., 31 (2), pp. 111-113, 2010
2. N. Herbecq et al, Above 2000 V breakdown voltage at 600 K GaN-on-Silicon high electron mobility transistors, Phys. Status Solidi A, Vol. 213, 4, pp. 873–877, 2016
3. I. Abid et al, High lateral breakdown voltage in thin channel AlGaN/GaN high electron mobility transistors on AlN/sapphire templates, Micromachines, 10, 690, 2019

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