Passivation plasma de dispositifs électroniques et optoélectroniques à base de nitrure de gallium et des semiconducteurs III-V

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Le nitrure de gallium (GaN) et les nitrures III-N bénéficient des propriétés intéressantes (gap direct, haute mobilité des porteurs) qui ont permis aux autres III-V de dépasser le silicium dans certaines applications comme la photonique et les composants hyperfréquence. Leur large bande interdite en fait le matériau de choix pour les dispositifs électroniques de puissance destinés à fonctionner dans des environnements hostiles (haute température, forte irradiation) et en haute tension. Les diodes électroluminescentes (LED) utilisées pour les téléviseurs ACL et pour l'éclairage, constituent un bel exemple du succès du GaN dont les apports ont été reconnus par l'octroi du prix Nobel de physique 2014. ***Malgré ces succès, la technologie GaN à l'instar des III-V reste handicapée par les problèmes liés à la nature complexe de sa surface et de ses interfaces caractérisées par une très grande densité des états d'interface (Dit). Ces états peuvent induire l'ancrage (« pinning ») du niveau de Fermi en surface et bloquer ainsi la modulation du potentiel de surface des transistors MOSFET. Ils introduisent aussi de l'hystérésis, des courants de fuites et des instabilités dans les circuits électroniques. Ils augmentent aussi la vitesse de recombinaison en surface des dispositifs optoélectroniques, réduisant ainsi leurs performances et leur fiabilité. Les techniques de passivation de surface qui visent à réduire la densité des états d'interface deviennent critiques et présentent la clé technologique pour l'émergence de nouveaux dispositifs qui tirent le plein avantage des propriétés des matériaux III-N et III-V.***Ce programme de recherche se propose de : (i) Développer des procédés plasmas faibles coût pour la passivation de la surface des III-N. (ii) Optimiser ces procédés pour n-GaN et p-GaN afin d'atteindre des interfaces d'une très bonne qualité électronique avec le but ultime de développer une technologie MOS-GaN fiable. (iii) Adapter ces procédés pour les intégrer dans la fabrication de dispositifs III-N (HEMTs, MOSHEMTs pour les applications RF et pour l'électronique de puissance, LEDs). En plus des aspects technologiques, ce programme vise aussi à moyen et à long terme de travailler sur la compréhension des surfaces III-N et le développement de modèles physico-chimiques qui expliquent les mécanismes de passivation. Un travail connexe sera fait également en continuité avec mes anciens travaux sur la passivation des semiconducteurs III-V communs (GaAs, InGaAs, InP etc.).***Ce programme vise également à offrir aux étudiants qui y seront impliquées, une occasion pour développer une expertise rare sur les procédés de surface pour la micro/nano fabrication des prochaines générations de dispositifs électroniques et optoélectroniques à base de III-N et III-V. Il leur offre ainsi l'occasion de participer à l'innovation dans des technologies en effervescence à fort impact industriel et scientifique.**