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Lien visio : https://univ-grenoble-alpes-fr.zoom.us/j/96244599961?pwd=bS9BWGZ6VjBKM0dsTWJWeUYzTkN5dz09
Meeting ID: 962 4459 9961 / Passcode: 885306
La présentation sera faite en anglais.
Résumé : L’augmentation de la densité de population urbaine et la demande croissante d’électricité pour une production décentralisée des points de consommation, souligne la nécessité d’améliorer nos infrastructures de transport et de conversion électrique, notamment face aux défis posés par son stockage. L’hégémonie des composants à base de silicium pour l’électronique de puissance arrive à son terme aux grands bénéfice des semiconducteurs à ultra-large bande interdite, tel que le diamant, reconnu pour exceller dans ce domaine grâce à: la grande mobilité des électrons et des trous (1060-2100 cm²/V.s respectivement), un champ électrique critique élevé (> 10 MV/cm) et une conductivité thermique élevée (22 W/cm.K). Grâce à ses propriétés physiques exceptionnelles, le diamant offre de nouvelles applications multidisciplinaires, allant au-delà de l’électronique de puissance, tout en restant compatible avec celle-ci, telles que: la détection de signaux électriques, optiques et magnétiques localisés et la communication sécurisée dans des environnements difficiles. Le développement de dispositifs en diamant capables de stocker non-volatilement des charges et d’adresser des dispositifs intégrés individuels est essentiel pour créer des systèmes monolithiques à base de diamant, bénéfiques pour les futurs systèmes de conversion de puissance intelligents implantables sur le réseaux électrique, ou les environnements difficiles. Malgré plusieurs limitations technologiques, notamment les difficultés de fabrication relatives à la petite taille des substrats standard; la qualité des couches de diamant synthétiques et le développement d’architecture de composant dédiés à ce dernier ont permit des progrès considérables au cours des dernières décennies.
Cette thèse est dédiée au développement de transistors à effet de champ à jonction (JFET) en diamant et de grande taille, pouvant être contrôlés électro-optiquement et utilisés comme mémoires non-volatiles. L’optimisation de la double fonctionnalité de ces composants présente un intérêt majeur dans le développement des futurs technologie à base de diamant. Premièrement, dans le domaine de l’électronique de puissance, il est nécessaire de démontrer le véritable potentiel des composant à base de diamant au travers de composant de grande taille. Les dispositifs de pointe, souvent optimisés pour de petites zones actives, excellent généralement soit dans la gestion d’une densité de courant élevé, soit dans les forts champs électriques, mais rarement dans la combinaison des deux. En conséquence, aucun dispositifs capables de conduire 1 A à l’état passant et de supporter 1 kV à l’état bloqué, n’a encore émergé. Pour répondre à ce point, une conception optimisée des JFETs latéraux a été proposée, fabriquée et charactérisée, en se basant sur une géométrie interdigitée. Des résultats en deçà des attentes initiales ont été rapportés, mais ils restent positifs et permettent néanmoins de valider le potentiel de ce type d’architecture. Deuxièmement, la fabrication, la caractérisation et l’optimisation d’un commutateur photo-électrique non volatile à base de diamant ont été réalisées. Depuis la première publication de cette structure innovante au début de cette thèse, l’architecture optimisée, avec un contact de grille plus proche de la zone active des transistors, présente de meilleure fréquence de commutation pour un courant de fuite inchangé. L’augmentation de l’efficacité de collection lumineuse du dispositif, spécifiquement en supprimant les contacts métallique non transparent, devrait permettre de réduire les temps de commutation du dispositif d’au moins un ordre de grandeur supplémentaire. De plus, la robustesse de l’état bloqué non volatile a été maintenus pendant plus de deux jours. L’optimisation de ces composants est une brique technologique supplémentaire démontrant la large gamme d’application du diamant qui au vus de sa maturité croissante, suscite un intérêt commercial grandissant.
