Contribution à la modélisation et simulation numérique des composants à base de matériaux III.V : Application à un HEMT sur substrat InP.
Des informations générales:
Le niveau |
Doctorat |
Titre |
Contribution à la modélisation et simulation numérique des composants à base de matériaux III.V : Application à un HEMT sur substrat InP. |
SPECIALITE |
Microélectronique |
Page de garde:
Sommaire:
Introduction générale
CHAPITRE I: SEMI-CONDUCTEURS III-V
1.1 Introduction
1.2 Définition des semi-conducteurs III-V
1.3. Les différents composés semi-conducteurs III.V
1.3.1 les composés binaires
1.3.2. Les composés ternaires et quaternaires
1.4 Propriétés des semi-conducteur III-V
1.4.1. Structure cristalline des semi-conducteurs III-V
1.4.2 Propriétés Electrique
1.4.3. Les propriétés optiques
1.5. Structure des bandes d’énergie des semi-conducteurs III-V.
1.5.1. Structure de bande du GaAs et de l’InP.
1.5.1.1. Structure de bande du GaAs
1.5.1.2 Structure de bande de l’InP.
1.5.2 Vitesse de saturation:
1.6 Bandes interdites des composés III-V.
1.6.1 Bandes interdites des principaux composés III-V.
1.6.2 Les hétérostructures des matériaux
1.7 Phénomènes de transport dans les semi-conducteurs
1.8. L’intérêt des alliages semi-conducteurs
1.9. Phénomène d’ionisation par impact.
I-10: Les avantages des semi-conducteurs III-V
1.11 Applications des semi-conducteurs III-V:
Conclusion
CHAPITRE II
TRANSISTOR A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE
I. Introduction
II. Définition de l’hétérojonction
II.1 Introduction
11.2 Discontinuité de la bande
VI. Contact métal semi-conducteur
VI.1. contact ohmique (Øm < Øs)
VI.2. Contact shottky (Øm > Øs)
V. Les transistors à effet de champ
V.1 Transistors JFET et MESFET
V.1.1. Principe de fonctionnement du MESFET
V.2. Le Transistor MOSFET
V.2.1 Principe de fonctionnement du Transistor MOSFET.
V.3 Le Transistor HEMT
V.3.1 Structure et principe de fonctionnement de transistor du HEMT
V.3.2.Caractéristiques électriques des transistors HEMTs
V.3. 3. Le courant de drain-source
V.3.4.Eléments intrinsèques décrivant l’aspect actif intrinsèque du transistor
V.3.4.2 Les capacités
V.3.4.3 Les résistances Ri, Rgd
V.3.5. Schéma équivalent petit signal
V.3.6. Dégradation des performances du HEMT
V.3.6.1. Effondrement du courant (collapse Current)
V.3.7 La fréquence de coupure intrinsèque
V.3.8. La Fréquence maximale d’oscillation
IV. Effets limitatifs et indésirables dans les HEMTs
IV.1.L’ionisation par impact
IV.2 L’effet << kink ».
IV.3 Les effets de canaux courts
9IV.4 Abaissement de barrière de potentiel induit par le drain (DIBL) :
IV.5.Phénomènes de piège
IV.6 Effets d’auto-échauffement et d’électrons chauds
IIV. Conclusion
Chapitre III:
Résultats et discussions.
III.1 Introduction
III.2 Présentation de TCAD-SILVACO
III.2.1 Bases physiques du principe de fonctionnement du simulateur TCAD-SILVACO
III.2.1.1 Équations de bases de la physique des semi-conducteurs.
III.2.1.2Présentation de l’outil ATLAS
III.2.1.3. Ordre des commandes ATLAS
III.2.1.4. les Modèles physiques
III.2.1.5. Méthodes numériques
III.3. Résultats de simulation.
III.3.1.Structure HEMT simulée
III.3.2 Structure étudiée en 3D et maillage
III.3.3. Diagramme de bande d’énergie et paramètres internes.
III.3.4.Caractéristiques électriques du HEMT InAIAs/InAs sur substrat InP étudié.
III.3.4.1.Caractéristique de sortie
III.3.4.2 Caractéristique de transfert
III.3.4.3. Transconductance
III.3.4.4 Abaissement de barrière induit par drain (DIBL)
III.3.4.5. Les caractéristiques fréquentielles et paramètres S
III.3.2.1 l’impact de la variation de l’épaisseur de la couche canal sur les performances du dispositif
III.3.2.2. l’impact de la variation de fraction molaire du matériau du canal InGaAs
III.4. Conclusion.
Conclusion générale
References
CHAPITRE I: SEMI-CONDUCTEURS III-V
1.1 Introduction
1.2 Définition des semi-conducteurs III-V
1.3. Les différents composés semi-conducteurs III.V
1.3.1 les composés binaires
1.3.2. Les composés ternaires et quaternaires
1.4 Propriétés des semi-conducteur III-V
1.4.1. Structure cristalline des semi-conducteurs III-V
1.4.2 Propriétés Electrique
1.4.3. Les propriétés optiques
1.5. Structure des bandes d’énergie des semi-conducteurs III-V.
1.5.1. Structure de bande du GaAs et de l’InP.
1.5.1.1. Structure de bande du GaAs
1.5.1.2 Structure de bande de l’InP.
1.5.2 Vitesse de saturation:
1.6 Bandes interdites des composés III-V.
1.6.1 Bandes interdites des principaux composés III-V.
1.6.2 Les hétérostructures des matériaux
1.7 Phénomènes de transport dans les semi-conducteurs
1.8. L’intérêt des alliages semi-conducteurs
1.9. Phénomène d’ionisation par impact.
I-10: Les avantages des semi-conducteurs III-V
1.11 Applications des semi-conducteurs III-V:
Conclusion
CHAPITRE II
TRANSISTOR A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE
I. Introduction
II. Définition de l’hétérojonction
II.1 Introduction
11.2 Discontinuité de la bande
VI. Contact métal semi-conducteur
VI.1. contact ohmique (Øm < Øs)
VI.2. Contact shottky (Øm > Øs)
V. Les transistors à effet de champ
V.1 Transistors JFET et MESFET
V.1.1. Principe de fonctionnement du MESFET
V.2. Le Transistor MOSFET
V.2.1 Principe de fonctionnement du Transistor MOSFET.
V.3 Le Transistor HEMT
V.3.1 Structure et principe de fonctionnement de transistor du HEMT
V.3.2.Caractéristiques électriques des transistors HEMTs
V.3. 3. Le courant de drain-source
V.3.4.Eléments intrinsèques décrivant l’aspect actif intrinsèque du transistor
V.3.4.2 Les capacités
V.3.4.3 Les résistances Ri, Rgd
V.3.5. Schéma équivalent petit signal
V.3.6. Dégradation des performances du HEMT
V.3.6.1. Effondrement du courant (collapse Current)
V.3.7 La fréquence de coupure intrinsèque
V.3.8. La Fréquence maximale d’oscillation
IV. Effets limitatifs et indésirables dans les HEMTs
IV.1.L’ionisation par impact
IV.2 L’effet << kink ».
IV.3 Les effets de canaux courts
9IV.4 Abaissement de barrière de potentiel induit par le drain (DIBL) :
IV.5.Phénomènes de piège
IV.6 Effets d’auto-échauffement et d’électrons chauds
IIV. Conclusion
Chapitre III:
Résultats et discussions.
III.1 Introduction
III.2 Présentation de TCAD-SILVACO
III.2.1 Bases physiques du principe de fonctionnement du simulateur TCAD-SILVACO
III.2.1.1 Équations de bases de la physique des semi-conducteurs.
III.2.1.2Présentation de l’outil ATLAS
III.2.1.3. Ordre des commandes ATLAS
III.2.1.4. les Modèles physiques
III.2.1.5. Méthodes numériques
III.3. Résultats de simulation.
III.3.1.Structure HEMT simulée
III.3.2 Structure étudiée en 3D et maillage
III.3.3. Diagramme de bande d’énergie et paramètres internes.
III.3.4.Caractéristiques électriques du HEMT InAIAs/InAs sur substrat InP étudié.
III.3.4.1.Caractéristique de sortie
III.3.4.2 Caractéristique de transfert
III.3.4.3. Transconductance
III.3.4.4 Abaissement de barrière induit par drain (DIBL)
III.3.4.5. Les caractéristiques fréquentielles et paramètres S
III.3.2.1 l’impact de la variation de l’épaisseur de la couche canal sur les performances du dispositif
III.3.2.2. l’impact de la variation de fraction molaire du matériau du canal InGaAs
III.4. Conclusion.
Conclusion générale
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