Réalisation de dopages localises de type N ET P pour protections périphériques pour diodes de puissance en GaN épitaxié sur Si

Realization of localized N and P type doping region for edge protection device for gan power diodes on silicon

• Auteur / Autrice : Thomas Oheix
• Direction : Daniel Alquier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 15/12/2015
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Christian Brylinski
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Cayrel, Emmanuel Collard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Barbot, Rémi Dussart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitements de surface

Charge et distribution électriques

Convertisseurs électriques

Diodes à barrière de Schottky

Électricité -- Production -- Génération par conversion magnétohydrodynamique

Propriétés électriques

Nitrure de gallium

Mots clés libres

Gan

Diode

Puissance

Silicium

Résumé

Ces dernières années, la consommation énergétique n’a cessé de s’accroitre. Pour contrer cela, les systèmes de conversion électrique se doivent d’être plus performants, d’améliorer les rendements tout en limitant l’encombrement des systèmes, réduisant ainsi les matières premières utilisées. Parmi les systèmes de conversion efficaces, le correcteur du facteur de puissance et sa diode "boost" assurent un rendement de conversion d’environ 95 %. Ces travaux de thèse s’intéressent à la réalisation de ce type de diode en utilisant un matériau différent du traditionnel silicium, le nitrure de gallium (GaN), ce qui pourrait permettre d’atteindre des rendements de conversion supérieurs à 98 %. Le GaN est épitaxié sur Si et des diodes Schottky sont réalisées à sa surface. Des protocoles expérimentaux ont été mis en place en vue d’optimiser leurs performances, notamment la réduction des densités de courant de fuite.

These past few years, energy consumption has continued to increase. To counter this, the power conversion systems need to be more efficient, to improve yields while limiting systems volume, which reduce raw materials. Among efficient conversion systems, the power factor corrector and its "boost diode" provide a conversion efficiency of about 95%. This work concerned with the realization of this type of diode using a different material from the traditional silicon, the gallium nitride (GaN), which could allow higher conversion efficiencies of 98% to be achieved. GaN is grown up on Si and Schottky diodes are made on its surface. Experimental protocols were implemented in order to optimize their performance, especially the reduction of leakage current densities. Two research areas were defined: surface treatments and the realization of the guard ring. Our results showed that the different surface preparations either by wet or plasma can reduce leakage current.