Fiabilité et propriétés dynamiques des mos-hemt gan: impact de la barrière enterrée et du type de substrat. // reliability and dynamic properties of gan high electron mobility transistors: backbarrier and substrate type impact

Topic description

L'expansion rapide de l'IA et de l'informatique en nuage a placé des exigences sans précédent sur l'infrastructure des centres de données, où l'efficacité énergétique est désormais une contrainte définissante. Malgré leur potentiel, de nombreux systèmes de puissance reposent encore sur des dispositifs à base de silicium, qui souffrent de limitations intrinsèques d'efficacité entraînant des pertes d'énergie significatives. Les transistors à haute mobilité électronique GaN (GaN HEMTs), grâce à leur mobilité électronique supérieure et à leur tension de claquage élevée, représentent une alternative convaincante, capable d'atteindre des efficacités bien plus élevées dans la conversion de puissance. Cependant, leur adoption plus large est limitée par des défis de fiabilité, en particulier ceux liés aux mécanismes de piégeage de charge qui dégradent les performances du dispositif au fil du temps.

Dans ce projet de thèse, vous allez explorer les dynamiques fondamentales des porteurs de charge dans les GaN HEMTs, en vous concentrant sur les origines physiques des dérives de la résistance à l'état passant et de la tension de seuil - indicateurs clés de l'instabilité du dispositif. En analysant systématiquement le comportement électrique de ces transistors dans diverses conditions de fonctionnement, vous allez découvrir les mécanismes derrière leur dégradation et identifier des voies pour améliorer leur robustesse. Vos découvertes informeront directement l'optimisation des architectures de dispositifs, permettant le développement d'électroniques de puissance plus efficaces et fiables qui peuvent répondre aux exigences des centres de données modernes et au-delà.

Vous ferez partie d'une équipe de recherche multidisciplinaire au CEA-Leti, collaborant avec des experts en ingénierie des matériaux semiconducteurs, simulation de dispositifs et caractérisation électrique. Cet environnement vous fournira un ensemble de compétences complet, couvrant l'ingénierie de processus, les tests électriques avancés et les simulations TCAD. Cette position ne fera pas seulement évoluer votre expertise, mais vous placera également à l'avant-garde d'un domaine à impact mondial. En contribuant à l'avancement des GaN HEMTs, vous jouerez un rôle clé dans la définition de l'avenir de l'électronique de puissance - où l'innovation se traduit directement par des solutions technologiques durables.
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The rapid expansion of AI and cloud computing has placed unprecedented demands on data center infrastructure, where energy efficiency is now a defining constraint. Despite their potential, many power systems still rely on silicon-based devices, which suffer from inherent efficiency limitations that result in significant energy losses. GaN HEMTs, with their superior electron mobility and high breakdown voltage, represent a compelling alternative, capable of achieving far higher efficiencies in power conversion. However, their broader adoption is constrained by reliability challenges, particularly those arising from charge trapping mechanisms that degrade device performance over time.
In this PhD project, you will delve into the fundamental dynamics of charge carriers in GaN HEMTs, focusing on the physical origins of on-resistance and threshold voltage drifts—key indicators of device instability. By systematically analyzing the electrical behavior of these transistors under various operating conditions, you will uncover the mechanisms behind their degradation and identify pathways to enhance their robustness. Your findings will directly inform the optimization of device architectures, enabling the development of more efficient and reliable power electronics that can meet the demands of modern data centers and beyond.
You will be part of a multidisciplinary research team at CEA-Leti, collaborating with experts in semiconductor material engineering, device simulation, and electrical characterization. This environment will provide you with a comprehensive skill set, spanning process engineering, advanced electrical testing, and TCAD simulations, This position will not only expand your expertise but also position you at the forefront of a field with global impact. By contributing to the advancement of GaN HEMTs, you will play a key role in shaping the future of power electronics—where innovation directly translates into sustainable technological solutions.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Caractérisation, Conception et Simulation
Laboratoire : Laboratoire Caractérisation Electrique et Fiabilité
Date de début souhaitée : 01-10-
Ecole doctorale : Science de l'Ingénierie et des Systèmes (ENGSYS)
Directeur de thèse : MEDJDOUB Farid
Organisme : IEMN
Laboratoire : UMR CNRS
URL :
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Funding category

Public/private mixed funding

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