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Link visio: https://univ-grenoble-alpes-fr.zoom.us/j/97186773360?pwd=cQb2fYJanwARrnvI539tOkkFsR7sez.1
The defence will be in French.
Abstract: Avec l’accélération de la transition énergétique, le développement de l’électrification dans le monde et l’apparition de nouveaux usages, il devient nécessaire de modifier en profondeur la gestion du réseau électrique pour une meilleure flexibilité. Cela conduit à une introduction croissante des dispositifs d’électronique de puissance dans différentes parties du système électrique : production, transmission, consommation et stockage d’énergie. La domination du silicium sur le marché de l’électronique de puissance arrive aujourd’hui à sa limite au profit des matériaux à large bande interdite (SiC et GaN) et ultra-large bande interdite (Ga2O3, diamant et AlN). Alors que le SiC a aujourd’hui atteint une maturité industrielle et que le GaN commence à entrer en phase de production, les autres matériaux à ultra large bande interdite, pressentis pour repousser les limites des performances des composants, nécessitent encore un effort de recherche. Le ß- Ga2O3 possède des propriétés prometteuses : une bande interdite de 4,8 eV, ce qui conduit à un champ de claquage prévu pouvant atteindre 8 MV/cm. Les progrès réalisés dans la croissance de cristaux de grande qualité et de large diamètre, grâce aux méthodes de croissance par fusion, ont également motivé le développement de dispositifs de haute puissance basés sur Ga2O3. Cependant, la réduction des défauts électriquement actifs liés à la croissance mais aussi à la fabrication restent des étapes clés. En effet, ces défauts dans le volume et aux interfaces peuvent agir comme des centres de génération/recombinaison et détériorer les performances des composants et leur fiabilité. Dans un premier temps, des diodes Schottky ont été fabriquées sur des substrats obtenus par différentes techniques de croissance (edge-defined film fed growth EFG, floating zone FZ) et une couche épitaxiée (halid vapor phase epitaxy HVPE). Ils ont ensuite été étudiés par DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy). Les substrats FZ et EFG ont été comparés afin d’étudier l’impact de l’utilisation d’un creuset. La méthode FZ n’en utilisant pas, elle est connue pour produire des cristaux de grande qualité. Les mêmes défauts ont été détectés dans le substrat FZ et EFG. Ces défauts ne sont donc pas dû à l’utilisation du creuset. Ainsi quelle que soit la méthode de croissance, ils possèdent la même origine physique. L’étude DLTS de la couche épitaxiée montre également la présence des mêmes défauts mais en plus faible concentration. De plus, des substrats FZ ayant subi deux cycles de polissage différents ont été étudiés, l’un entrainant plus de défauts de surface que l’autre. Enfin, une étude EBIC (Electron Beam Induced Current) a montré qu’il n’y avait pas de lien direct entre l’impact de ces défauts, détectés en DLTS, et les processus de recombinaison. Les caractéristiques électriques de ces diodes Schottky ont été étudiées par des mesures courant-tension et capacité-tension en température. Les caractéristiques à l’état passant et à l’état bloqué ont été comparées entre les différents substrats. Un lien a été établi entre les défauts du volume détectés en DLTS et les mécanismes de courant en inverse, et entre les défauts d’interface et les paramètres caractéristiques des diodes en direct. De plus, des pics de champ électrique ont été mis en évidence en fonction de la tension en inverse en bord de contact Schottky. Les dispositifs à base de Ga2O3 démontrent des performances très prometteuses. Cependant, l’impact des défauts sur les performances des composants souligne l’importance d’améliorer les techniques de croissance et les étapes de fabrication afin de minimiser la présence de ces défauts.
