Vers la réalisation de composants haute tension, forte puissance sur diamant CVD. Développement des technologies associées, Study and realization of high voltage, high power switches on CVD diamond. Development of associated technology

Gabriel Civrac De Fabian

Description

Sous la direction de Henri Schneider
Thèse soutenue le 05 novembre 2009: INPT
L'évolution des composants d'électronique de puissance se heurte aujourd'hui aux limites physiques du silicium. L'utilisation des semi-conducteurs à large bande interdite permettraient de dépasser ces limites. Parmi ces nouveaux matériaux, le diamant possède les propriétés les plus intéressantes pour l'électronique de puissance : champ de rupture et conductivité thermique les plus élevés parmi les solides, grandes mobilités des porteurs électriques, possibilité de fonctionnement à haute température. Les substrats de diamant synthétisés actuellement par des méthodes de dépôt en phase vapeur ont des caractéristiques cristallographiques compatibles avec l'exploitation de ces propriétés en électronique de puissance. L'utilisation technologique du diamant reste toutefois difficile ; ses propriétés de dureté et d'inertie chimique rendent son utilisation délicate. L'objet de ces travaux est dans un premier temps d'évaluer les bénéfices que pourrait apporter le diamant en électronique de puissance. Ensuite, différentes étapes technologiques nécessaires à la fabrication de composants sur diamant sont étudiées : dépôts de contacts électriques, dopage et gravure ionique. Enfin, une étude sur la fabrication de diodes Schottky est présentée. Les résultats obtenus permettent d'établir les perspectives à ces travaux et les challenges scientifiques et technologiques qu'il reste à relever.
-Electronique de puissance
-Diamant
-Nouveaux composants
-Semiconducteur à large bande interdite
The evolution of power electronic devices is getting more and more limited by the silicon intrinsic properties. This limitation could be overcome by using wide bandgap semiconductors. Among these materials, diamond properties are the more fitted for power electronics: the highest critical electric field and thermal conductivity amongst the solids, high carriers mobility, high temperature operation possibility. At this time, diamond samples grown by chemical vapour deposition methods exhibit crystallographic properties that are suitable for a use in power electronics. Though, the realization of diamond power devices remains difficult due to its hardness and chemical inertness, among others. First, this work aims at determining the profit that could represent diamond for power electronics. Second, different technologic steps that are necessary to the realisation of electronic devices are studied: ohmic contacts deposition, doping and ion etching. Finally, the first devices we realised, Schottky diodes, are presented. Their characterisation allows establishing new objectives for the future developments of our studies.
-Power electronics
-Diamond
-Wide bandgap semiconductor
Source: http://www.theses.fr/2009INPT029H/document

Sujets

• Électronique de puissance
• Diamant
• Musique bruitiste

Informations

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• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

   

       

THÈSE 

En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L’U DE TOULOUSENI VERSI TÉ Délivré par   l’Institut National Polytechnique de Toulouse   Discipline ou spécialité :    euqinctro-éleicroM  

    Présentée par   Gabriel CIVRAC   Soutenance prévue le5 novembre 2009     Titre :   Vers la réalisation de composants haute tension, forte puissance sur diamant CVD. Développement des technologies associées.  

  JURY Christian BRYLINSKI Rapporteur Pr ofesseur, Université Lyon I Dominique PLANSON Rapporteur Professeur,INSA Lyon Jocelyn ACHARD Examinateur Prof esseur, Université Paris XIII Philippe BERGONZO Examinateur Docteur HDR, CEA-LIST, Saclay Karine ISOIRD Examinateur Maître de conférences, Université Toulouse III Frédéric MORANCHO Examinateur Professeur, Université Toulouse III Julien PERNOT Examinateur Maître de conférences, Université Grenoble I Henri SCHNEIDER Directeur de thèse Maît re de conférences HDR, INP Toulouse       Ecole doctorale :   GEET   Unité de recherche :   LAAS-CNRS   Directeur de Thèse :   Henri SCHNEIDER    

 

 

 

REMERCIEMENTS     Je remercie Malik Ghallab et Raja Chatila, directeurs successifs du LAAS-CNRS, Yvon Chéron et Maurice Fadel, directeurs successifs du LEEI, ainsi que Christian Laurent, directeur du LAPLACE, de mavoir accueilli au sein de leurs laboratoires respectifs durant ces années de thèse. Je remercie également Jean-Louis Sanchez et Marise Bafleur, responsables successifs du groupe ISGE (LAAS-CNRS), ainsi que Philippe Ladoux, responsable du groupe CS (LAPLACE). Je souhaite adresser mes profonds remerciements à Henri Schneider, qui a dirigé cette thèse. Merci de mavoir fait confiance, de mavoir encadré comme tu las fait, davoir su donner de ton temps lorsque cétait nécessaire et merci pour tout le reste Mes remerciements vont aussi à Karine Isoird pour les échanges scientifiques intéressants que nous avons pu avoir durant ces quelques années et pour laide apportée dans la rédaction de ce document. Je voudrais remercier Frédéric Morancho davoir accepté de présider le jury de ma soutenance de thèse. Merci à Christian Brylinski et Dominique Planson de mavoir fait lhonneur dêtre les rapporteurs de ces travaux de recherche. Je remercie également Jocelyn Achard, Philippe Bergonzo et Julien Pernot davoir accepté dexaminer ces travaux. Je souhaite remercier Sodjan Koné et Hui Ding avec lesquels jai pu travailler durant plusieurs années et sans lesquels cette étude ne serait pas aussi complète. Je remercie aussi Zhongda Zhang, Mustafa Zerarka, Fabien Thion et Hélène Bordeneuve pour le coup de main quils mont donné en fin de thèse. Je vous souhaite bon courage à tous pour la suite. Ces travaux nauraient pas pu être réalisés sans laide des membres de léquipe TEAM. Je les remercie tous pour le travail quils réalisent, en particulier Laurent, Fabien, Véronique, Sébastien, Ludovic, Djaffar, Pascal, Bernard, Laurent, Monique, David, Pierre-François, David, Jean-Baptiste, Monique, Eric, Guy, Jean-Christophe, Laurent, Franck, Hugues, Christina et ceux que jaurais oubliés. Pour les mêmes raisons, je souhaite remercier les membres de léquipe 2I, notamment Christian Ganibal, Nicolas Mauran et Sandrine Assié-Souleille. Un grand merci à Emmanuel Scheid qui a réalisé les dépôts PECVD de silicium, à Thierry Camps pour les discussions que nous avons pu avoir sur la fabrication de contacts métal/semi- conducteur, ainsi quà Claude Amand qui a réalisé les caractérisations SIMS. Merci aux personnes du LIMHP, de linstitut Néel, du GEMAC, du CEA-LETI, du LGP avec lesquels jai eu loccasion de travailler durant cette thèse. Ces années éreintantes de travail ont été rendues tout à fait supportables grâce à la présence de nombreux collègues du LAAS. Je remercie particulièrement les habitants légitimes et  

squatteurs du bureau 9B, à savoir (par ordre alphabétique) Cyril, Fabienne, Fabrice, Guillaume, Pamela, Pier Francesco, Pierre, Thibault pour les cafés philosophiques, quiz endiablés et apéros mémorables. Je souhaite aussi remercier mes colocataires de bureau (par ordre dapparition) Florence, Julie, Stéphane, Elias, Jean-François et Aloña pour la bonne humeur quils ont su cultiver au sein du bureau G6. Je souhaite de plus remercier Mathieu, Habib, lensemble des doctorants du groupe ISGE et tous les autres. En espérant vous revoir tous bientôt.

Enfin je souhaite remercier Aurore, Cyril, Muriel et François pour le soutien logistique de début de thèse.

Ces remerciements étant rédigés dans lurgence (pour changer), il est possible (voire probable) que jaie oublié de remercier un certain nombre de personnes (honte à moi). Je vous prie, par avance, de mexcuser.

 

                 

 



  A mes parents

A ma famille

A Aude