Fabrication et caractérisation de composants de puissance en diamant

par Jesus Canas Fernandez

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Etienne Gheeraert, Marina Guttierez peinado et de David Eon.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes en cotutelle avec l'Université de Cadix , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) depuis le 22-02-2019 .


  • Résumé

    De nos jours, les diodes et transistors à effet de champ (FET) fabriqués sur du silicium sont largement utilisés pour la fabrication de dispositifs de puissance. Cependant, pour ses propriétés supérieures, le diamant est une alternative pour fabriquer un transistor ou diode plus efficace qui fonctionne à haute tension et courant. Concrètement, les FET diamantés basés sur un condensateur à oxyde métallique semi-conducteur (MOS) sont appelés MOSFET et font actuellement l'objet de recherches. Pour pouvoir tirer parti des propriétés des propriétés diamantifères, certains défis technologiques doivent être surmontés. Entre les défis, la fabrication d'une porte efficace est l'un des obstacles à la performance appropriée du MOSFET. Cette thèse est consacrée à l'étude et à la caractérisation de diodes et structures MOS de diamant. Concrètement, l'alumine est utilisée pour fabriquer ces structures MOS en raison de ses propriétés exceptionnelles. Des techniques telles que XPS, HREM, EELS, EDX, permettant d'observer la microstructure et de quantifier la composition chimique, étudieront les propriétés de la structure MOS. Une fois cette première étude terminée, la fabrication de diodes et de MOSFET en diamant à base d'alumine sera fabriquée et étudiée. Pour fabriquer le transistor et diode, différentes techniques de dépôt seront utilisées, à savoir MPCVD, ALD, Sputtering. Les performances des diodes et transistors seront également étudiées par rapport à la caractérisation I / V et C / V afin d'acquérir un transistor haute performance pour l'électronique de puissance.

  • Titre traduit

    Fabrication and characterization of diamond devices


  • Résumé

    Nowadays, field effect transistors (FET) and diodes fabricated on silicon are wide used for the fabrication of power devices. However, for its superior properties, diamond is an alternative to fabricate more efficient transistor and diodes that operate at high voltage and current. Concretely, diamond FETs based on a metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitor are known as MOSFET and diamond diodes are currently under research. To be able to extract the benefits of diamond properties, some technological challenges must be overcome. Between the challenges, fabricating an efficient gate is one of the bottleneck to the appropiate performance of the MOSFET. This thesis is devoted to the study and caracterization of diamond diodes and diamond MOS structures. Concretely, alumina is used to fabricate this MOS structures because of its outstanding properties. Lying in technics such as XPS, HREM, EELS, EDX that allow to observe the microstructure and quantify the chemical composition the properties of the MOS and diode structure will be investigated. Once this first study is complete, the fabrication of a diamond MOSFET based on alumina gate and diamond diode will be fabricated and studied. To fabricate the transistor and the diode different deposition techniques will be used, i.e., MPCVD, ALD, Sputtering. The performance of the transistor will be also investigated thaks to I/V and C/V characterization in order to adquire a high performance transistor for power electronics.