Les transistors à effet de champ à hétérojonction sur GaaS et grille ultra-courte aux basses temprératures : évolution des propriétés électriques et physiques

Heterojunction field effect transistors on GaaS with ultrasmall gatelenghts at low temperature : evolutions of electrical and physiqcal properties

• Auteur / Autrice : Frédéric Aniel
• Direction : R. ADDE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Cette these porte sur l'etude aux basses temperatures, des transistors a effet de champ a heterojonction a modulation de dopage (hemt) sur gaas, de tres faible longueur de grille. L'objectif est de tirer partie de la rapidite intrinseque des hemts submicroniques refroidis pour des applications potentielles qui peuvent aller de la radioastronomie millimetrique aux circuits ultra-rapides. Sont d'abord presentes les principaux effets physiques attendus a basse temperature, puis les outils et les methodologies utilises au cours de l'etude: un modele quasi-bidimensionnel original du hemt a basse temperature, une station cryogenique de mesures microondes sous pointes sur tranche, originale par la precision des mesures. La versatilite de la station est illustree par des etudes de spectroscopie de pieges, de caracteristiques i-v en impulsion, d'electroluminescence sur les trois familles de hemts conventionnels et pseudomorphiques analysees. L'etude analyse une grande quantite de donnees experimentales sur les hemts etudies sous eclairement entre 300k et 50k, en particulier des donnees statiques et microonde mettant en evidence des ameliorations significatives de frequence de coupure pour les composants les plus longs tandis que les performances des composants les plus courts saturent, confirmant des effets nefastes du piegeage de porteurs. Des mesures d'electroluminescence permettent de correler differents resultats de dlts courant, de simulations thermiques, et des observations de courants de trous dus a l'ionisation par choc dans le canal. L'obtention de bonnes caracteristiques a des tensions de polarisation plus faibles qu'a 300k est encourageante pour des applications cryogeniques. L'etude montre clairement que l'analyse cryogenique de composants submicroniques sur tranche est un outil puissant de comprehension de la physique de ces transistors