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L’Isep propose un nouveau stage de recherche : Étude physique du GaN HEMT : Matériau basé sur la modélisation des dispositifs, en mettant l’accent sur l’effet d’auto-échauffement

Informations générales

  • Contrat : stage – 6 mois maximum

  • Localisation : Issy-les-Moulineaux 

  • Date limite de candidature : 31 décembre 2025 à 23h59 (heure GMT+1)

Contexte et description

Le GaN est un semi-conducteur à large bande interdite qui gagne des parts de marché dans le domaine de l’électronique de puissance. Les propriétés physiques du GaN lui confèrent une faible résistance à l’état passant (Ron) et une tension de claquage élevée, compatibles avec des performances en basse et moyenne tension. Cependant, il reste encore beaucoup à comprendre sur le processus et les propriétés physiques du GaN, alors que d’autres matériaux tels que le Si ou le SiC ont atteint leurs limites dans l’industrie. En effet, le processus GaN prouve que les dispositifs à haute puissance sont réalisables, mais des travaux supplémentaires sont encore nécessaires. Parmi les différents aspects à améliorer, l’auto-échauffement est une source majeure de réduction de l’intensité du courant, ce qui pose problème pour les applications à haute puissance. Les effets de la température sont encore difficiles à comprendre. À ce jour, aucun modèle de température suffisamment réaliste n’est disponible pour l’ensemble du processus de conception, et on pense qu’une approche physique pourrait apporter un nouvel éclairage sur cet effet. L’objectif de ce travail est de développer une approche basée sur les matériaux afin de proposer un modèle physique. Les données expérimentales décrivant le comportement nous permettront de vérifier le modèle.

Missions

Dans le cadre de ce travail, nous attendons du candidat qu’il développe un modèle physique et qu’il l’implémente dans le logiciel TCAD Sentaurus afin de le simuler. Le modèle sera ensuite calibré à l’aide de données expérimentales issues de mesures HEMT-pGaN réalisées à température ambiante et à haute température.

Profil

Le candidat doit :

  1. Connaître la physique des semi-conducteurs à large bande interdite avec transport basé sur le puits quantique
  2. Maîtriser la simulation à l’aide du TCAD
  3. Comprendre l’architecture du dispositif HEMT avec mode normalement fermé ou mode E
  4. Analyser les caractéristiques I-V sur une large plage de températures (370 à 550 K)

Contact 

Par courriel à Lionel TROJMAN (lionel.trojman@isep.fr) en envoyant un CV, une lettre de motivation et le relevé de notes du M1. Pour les candidatures, l’objet de votre courriel devra être :  Candidature pour le stage – Étude physique du GaN HEMT».

Date limite de candidature : 31 décembre 2025 à 23h59 (heure GMT+1).

Bibliographie

  • Pozo, L. -M. Prócel and L. Trojman, « All-GaN Integrated Overcurrent Protection Circuit Using Only Enhancement-mode p-GaN Devices, » 2024 37th SBC/SBMicro/IEEE Symposium on Integrated Circuits and Systems Design (SBCCI), Joao Pessoa, Brazil, 2024, pp. 1-5, doi: 10.1109/SBCCI62366.2024.10703983.
  • Pozo, L. -M. Prócel and L. Trojman, « Design of a Gate Driver Based-on E-mode p-GaN HEMTs Handling 650V/10A GaN Power Device, » 2024 22nd IEEE Interregional NEWCAS Conference (NEWCAS), Sherbrooke, QC, Canada, 2024, pp. 333-337, doi: 10.1109/NewCAS58973.2024.10666324.
  • Lionel Trojman, Eliana Acurio, Brice De Jaeger, Niels Posthuma, Stefaan Decoutere, Benoit Bakeroot, A compact model based on the Lambert function for AlGaN/GaN Schottky barrier gated-edge termination, Solid-State Electronics, Volume 210, 2023, https://doi.org/10.1016/j.sse.2023.108778.
  • Nataly Pozo, Luis-Miguel Prócel, Lionel Trojman. Enhancement-mode p-GaN Comparators for power applications. 2023 18th Conference on Ph.D Research in Microelectronics and Electronics (PRIME), Jun 2023, Valencia, Spain. pp.197-200, ⟨1109/PRIME58259.2023.10161779⟩. ⟨hal-04186145⟩
  • Nataly Pozo, Lionel Trojman, Luis Miguel Prócel. Comparator Circuit for Power Applications based on Enhancement-mode p-GaN HEMTs. Iberhip hoosted by LASCAS2023, Mar 2023, Quito, Ecuador. ⟨hal-04186182⟩
  • Acurio, L. Trojman, F. Crupi, T. Moposita, B. De Jaeger and S. Decoutere, « Reliability Assessment of AlGaN/GaN Schottky Barrier Diodes Under ON-State Stress, » in IEEE Transactions on Device and Materials Reliability, vol. 20, no. 1, pp. 167-171, March 2020, doi: 10.1109/TDMR.2020.2969638. 
  • Acurio et al., « Influence of GaN- and Si3N4-Passivation Layers on the Performance of AlGaN/GaN Diodes With a Gated Edge Termination, » in IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 66, no. 2, pp. 883-889, Feb. 2019, doi: 10.1109/TED.2018.2888809.
  • Acurio et al., « Reliability Improvements in AlGaN/GaN Schottky Barrier Diodes With a Gated Edge Termination, » in IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 65, no. 5, pp. 1765-1770, May 2018, doi: 10.1109/TED.2018.2818409.
  • Acurio, F. Crupi, P. Magnone, L. Trojman, G. Meneghesso, F. Iucolano, On recoverable behavior of PBTI in AlGaN/GaN MOS-HEMT, Solid-State Electronics, Volume 132, 2017, Pages 49-56, https://doi.org/10.1016/j.sse.2017.03.007.