Étude des aspects électrothermiques de la filière HEMT AlGaN/GaN pour application de puissance hyperfréquence

Electro-thermal behaviors of gallium nitride high electron mobility transistors for high power microwave applications

• Auteur / Autrice : Raphaël Aubry
• Direction : Paul-Alain Rolland, Sylvain L. Delage
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-ondes et microtechnologies
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diamant -- Couches minces

Contacts métal-semiconducteur

Éléments finis, Méthode des

Transfert de chaleur

Conduction électrique

Microscopie à sonde à balayage

Spectroscopie Raman

Semiconducteurs à large bande interdite

Thermométrie

Nitrure de gallium

Mots clés libres

Transistors à haute mobilité d'électrons -- Effets de la température

Résumé

Les HEMT à base de nitrure de gallium sont développés pour les applications de puissance hyperfréquence et leurs performances sont limitées par l'élévation de température résultante des hautes densités d'énergie dissipées dans les dispositifs. La température diminue la mobilité des électrons dans le gaz bidimensionnel, l'efficacité des résistances de contact ohmique ainsi qu'une baisse de la fiabilité du contact Schottky de la grille. L'optimisation du management thermique, afin d'obtenir les performances optimales, nécessite une connaissance précise de la température de fonctionnement thermique du composant. Plusieurs techniques de métrologie de la température ont été utilisées : la spectroscopie micro-Raman, la technique de caractérisation I-V pulsées, la microscopie thermique à balayage, la thermo-reflectance, ainsi qu'une méthode de simulation par élément finis. Enfin un management thermique amélioré est proposé, basé sur dépôt de diamant hydrogéné sur la zone active du composant qui draine les calories au plus près de la zone chaude.