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Theses

Physics-based TCAD device simulations and measurements of GaN HEMT technology for RF power amplifier applications

Résumé : Depuis plusieurs années, la technologie de transistors à effet de champ à haute mobilité (HEMT) sur Nitrure de Gallium (GaN) a démontré un potentiel très important pour la montée en puissance et en fréquence des dispositifs. Malheureusement, la présence des effets parasites dégrade les performances dynamiques des composants ainsi que leur fiabilité à long-terme. En outre, l'origine de ces pièges et leur emplacement physique restent incertains jusqu'à aujourd'hui. Une partie du travail de recherche menée dans cette thèse est axée sur la caractérisation des pièges existant dans les dispositifs HEMTs GaN à partir de mesures de paramètre S basse fréquence (BF), les mesures du bruit BF et les mesures I(V) impulsionnelles. Parallèlement, nous avons effectué des simulations physiques basées sur TCAD afin d'identifier la localisation des pièges dans le transistor. De plus, notre étude expérimentale de caractérisation et de simulation montre que les mesures BF pourraient constituer un outil efficace pour caractériser les pièges existant dans le buffer GaN, alors que la caractérisation de Gate-lag pourrait être plus utile pour identifier les pièges de barrière des dispositifs GaN HEMT. La deuxième partie de ce travail de recherche est axée sur la caractérisation des dispositifs AlN/GaN HEMT sur substrat Si et SiC. Une méthode d’extraction simple et efficace de la résistance canal et de la résistance de contact a été mise au point en utilisant conjointement la simulation physique et les techniques de caractérisation. Le principe de l’extraction de la résistance canal est basée sur la mesure de la résistance RON. Celle-ci est calculée à partir des mesures de courant de drain IDS et de la tension VDS pour différentes valeurs de températures En outre, nous avons procédé à une évaluation complète du comportement thermique de ces composants en utilisant conjointement les mesures et les simulations thermiques tridimensionnelles (3D) sur TCAD. La résistance thermique (RTH) a été extraite pour les transistors de différentes géométries à l'aide des mesures et ensuite validée par les simulations thermiques sur TCAD.
Document type :
Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01702325
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Tuesday, February 6, 2018 - 4:15:08 PM
Last modification on : Tuesday, October 9, 2018 - 1:08:48 AM
Document(s) archivé(s) le : Friday, May 25, 2018 - 9:47:53 PM

File

2017LIMO0084.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01702325, version 1

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Citation

Nandha Kumar Subramani. Physics-based TCAD device simulations and measurements of GaN HEMT technology for RF power amplifier applications. Electronics. Université de Limoges, 2017. English. ⟨NNT : 2017LIMO0084⟩. ⟨tel-01702325⟩

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