Compréhension de l’interface GaN/diélectrique via des simulation ab-initio (DFT)

Les dispositifs MOS-HEMT ont attiré beaucoup d’intérêt dans l’état de l’art et plus particulièrement dans les applications compactes et à haute densité de puissance. Grâce à la présence d’un gaz bidimensionnel élevé d’électron (2deg) à l’hétérojonction AlGaN/GaN et à la très prometteuse résistance thermique et mobilité élevée du GaN, ces transistors sont capables de supporter des densités de courant assez élevées. La structure de grille encastrée du MOS-HEMT (GaN/diélectriques), l’un des développements technologiques les plus cruciaux, définit la tension de seuil (Vth) et la stabilité sous stress(DVth) de ces dispositifs. Les transistors NORMAllY-OFF (Vth> 0) et fiables (DVth = 0) sont très demandés et souhaités dans les applications de systèmes, mais malheureusement, ces transistors MOS-HEMT souffrent à la fois d’un effet du « pinning » de la tension de seuil(Vth = 0) et des instabilités dynamiques du Vth pendant les stress en blocage. Par conséquent, des simulations ab-intio, basées sur la « Density functional theory » (DFT), seront effectuées à l’aide de données de caractérisation de surface telles que AFM, HRTEM, EDX, HAXPES, XRR et TOF-SIM qui donnent accès à la composition chimique dans la région de l’empilement GaN/diélectrique de la Grille. Ces simulations permettront d’accéder simultanément aux propriétés macroscopiques du volume proche de l’interface (Ec,Ef..) ainsi qu’à les états d’interface et la distribution de densité de piégeage dans le volume du GaN et du diélectrique fondamentaux pour la compréhension des comportements de pinning et dynamique du Vth. Des corrélations entre simulations et résultats expérimentaux seront également réalisées au cours de ces études.

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