Nanocaractérisation chimique fine de structures GaN pour les applications nano et opto-électroniques

par Tarek Spelta

Projet de thèse en Physique des materiaux

Sous la direction de Bérangère Hyot et de Eugenie Martinez.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique , en partenariat avec Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (LETI - CEA) (laboratoire) depuis le 19-11-2020 .


  • Résumé

    L'utilisation des matériaux III-N se généralise, non seulement pour les composants électroniques de puissance mais également pour des nouvelles technologies d'éclairage basse consommation à base de μLEDs. Cependant un meilleur contrôle de la composition des matériaux, leur dopage et la qualité des interfaces des empilements développés, est nécessaire à l'optimisation des performances électriques des composants. Des techniques de caractérisation chimique comme l'XPS et le SIMS sont utiles au développement de ces structures. Cependant ces deux techniques ont besoin d'être développées et combinées, pour produire l'information fiable nécessaire à l'optimisation des matériaux et des procédés de fabrication des dispositifs à base de GaN. Le sujet de thèse est construit sur deux axes de travail. Le premier, d'intérêt industriel immédiat, est la caractérisation fine combinée des surfaces et interfaces pour des empilements planaires minces (quelques nm) de type AlGaN/GaN et oxyde/GaN. Cela passe par le développement de méthodologies spécifiques, comme le SIMS à basse énergie très résolu en profondeur et l'XPS à haute énergie pour l'analyse d'interfaces enterrées. Le second, plus prospectif, est la caractérisation de structures tridimensionnelles intégrées dans les dispositifs finaux de taille micronique. On s'orientera pour cela vers des variantes des techniques XPS et SIMS dotées d'une résolution latérale plus poussée. Cette partie du travail, mené en collaboration avec des partenaires académiques et/ou industriels, permettra d'anticiper les capacités de caractérisation des futurs dispositifs.

  • Titre traduit

    Fine chemical nanocaractisation of GaN structures for nano and opto-electronic applications


  • Résumé

    The use of III-N materials is widespread, not only for the electronic power components but also for new low consumption lighting technologies based on μLEDs. However, a better control of the material properties (composition & doping) as well as the quality of critical interfaces is necessary to increase the electrical performance of the components. XPS and SIMS chemical characterization techniques are already being used to help improving these structures. However, both of these techniques need to be developed and combined to produce the reliable information needed to optimize materials and fabrication processes for GaN-based devices. This PhD subject is built on two lines of work. The first, of immediate industrial interest, is the fine combined characterization of surfaces and interfaces for thin planar stacks (a few nm) of AlGaN / GaN and oxide / GaN type. The development of specific methodologies is required such as low energy SIMS for high depth resolution and high energy XPS for analysing buried interfaces. The second, more prospective, is the characterization of three-dimensional structures integrated into the final devices of micron size. For this purpose, we will focus on variants of XPS and SIMS techniques with higher lateral resolution. This part of the work, carried out in collaboration with academic and / or industrial partners, will make it possible to anticipate the characterization capabilities of future devices.