Apport de l'Imagerie Raman et de la Photoluminescence à la Caractérisation de Carbure de Silicium (SiC) : Application à l'Etude de Composants Electroniques

To date, 100-mm silicon carbide substrates as well as high power electronic devices are commercially available. Devices performance is however limited by defects. This PhD thesis focuses on the study of defects in substrates and epitaxial layers, as well as their characterization in electronic devices. Defects located in substrates and epitaxial layers are investigated by Raman spectroscopy and Raman imaging, photoluminescence and optical microscopy in order to evidence critical parameters responsible for the modification of structural and electronic properties. The acquired knowledge is re-used for the study of defects in biased SiC PiN diodes, as well as in diamond PN junctions. Coupling between Raman spectroscopy and photoemission reveals an efficient combination. The contributions and limitations of the characterization techniques used in this work, including Raman spectroscopy and imaging, photoluminescence as well as photoemission and polarized optical microscopy, are specified.Le carbure de silicium est aujourd’hui commercialement disponible sous forme de larges substrats (10cm de diamètre), ou de composants électroniques de plus en plus puissants. Néanmoins, les performances des dispositifs électroniques sont limitées par la présence de défauts. Ce travail de thèse consiste ainsi d'une part à étudier les défauts présents dans les substrats et épitaxies dans lebut de mettre en évidence les facteurs et paramètres à l'origine de la modification des propriétés structurales et électroniques de ces échantillons. D’autre part, les connaissances acquises sont réinvesties dans la caractérisation de composants électroniques polarisés (diodes PiN à base de SiC et jonctions PN en diamant). Les apports et les limites des techniques de caractérisation utilisées, spectroscopie et imagerie Raman, photoluminescence, ainsi que photoémission et microscopie optique en lumière polarisée, auxquelles est couplée la spectroscopie Raman, sont par ailleurs mis en évidence

Apport de l'Imagerie Raman et de la Photoluminescence à la Caractérisation de Carbure de Silicium (SiC) : Application à l'Etude de Composants Electroniques

To date, 100-mm silicon carbide substrates as well as high power electronic devices are commercially available. Devices performance is however limited by defects. This PhD thesis focuses on the study of defects in substrates and epitaxial layers, as well as their characterization in electronic devices. Defects located in substrates and epitaxial layers are investigated by Raman spectroscopy and Raman imaging, photoluminescence and optical microscopy in order to evidence critical parameters responsible for the modification of structural and electronic properties. The acquired knowledge is re-used for the study of defects in biased SiC PiN diodes, as well as in diamond PN junctions. Coupling between Raman spectroscopy and photoemission reveals an efficient combination. The contributions and limitations of the characterization techniques used in this work, including Raman spectroscopy and imaging, photoluminescence as well as photoemission and polarized optical microscopy, are specified.Le carbure de silicium est aujourd’hui commercialement disponible sous forme de larges substrats (10cm de diamètre), ou de composants électroniques de plus en plus puissants. Néanmoins, les performances des dispositifs électroniques sont limitées par la présence de défauts. Ce travail de thèse consiste ainsi d'une part à étudier les défauts présents dans les substrats et épitaxies dans lebut de mettre en évidence les facteurs et paramètres à l'origine de la modification des propriétés structurales et électroniques de ces échantillons. D’autre part, les connaissances acquises sont réinvesties dans la caractérisation de composants électroniques polarisés (diodes PiN à base de SiC et jonctions PN en diamant). Les apports et les limites des techniques de caractérisation utilisées, spectroscopie et imagerie Raman, photoluminescence, ainsi que photoémission et microscopie optique en lumière polarisée, auxquelles est couplée la spectroscopie Raman, sont par ailleurs mis en évidence

L'apport de l'imagerie raman et de la photoluminescence à la caractérisation de carbure de silicium (SiC) (application à l'étude de composants électroniques)

Le carbure de silicium est aujourd'hui commercialement disponible sous forme de larges substrats (lOcm de diamètre), ou de composants électroniques de plus en plus puissants. Néanmoins, les performances des dispositifs électroniques sont limitées par la présence de défauts. Ce travail de thèse consiste ainsi d'une part à étudier les défauts présents dans les substrats et épitaxies dans le but de mettre en évidence les facteurs et paramètres à l'origine de la modification des propriétés structurales et électroniques de ces échantillons. D'autre part, les connaissances acquises sont réinvesties dans la caractérisation de composants électroniques polarisés (diodes PiN à base de SiC et jonctions PN en diamant). Les apports et les limites des techniques de caractérisation utilisées, spectroscopie et imagerie Raman, photoluminescence, ainsi que photoémission et microscopie optique en lumière polarisée, auxquelles est couplée la spectroscopie Raman, sont par ailleurs mis en évidence.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Forward-bias degradation in 4H-SiC p+nn+ diodes: Influence of the mesa etching

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Photoemission of 4H-SiC pin diodes epitaxied by the sublimation method

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Isolation of Extracellular Vesicles from Cell Culture and Blood Through Nano-Targeted DLD Microfluidic Device

International audienceExtracellular vesicles (EVs) are secreted by cells and found in biological fluids such as blood, with concentration correlated with oncogenic signals, making them attractive biomarkers for liquid biopsy. The current gold-standard method for EVs isolation requires an ultracentrifugation (UC) step among others. The cost and complexity of this technique are forbiddingly high for many researchers, as well as for routine use in biological laboratories and hospitals. This chapter reports on a simple microfluidic method for EVs isolation, based on a microfluidic size sorting technique named Deterministic Lateral Displacement (DLD). With the design of micrometric DLD array, we demonstrated the potential of our DLD devices for the isolation of nano-biological objects such as EVs, with main population size distribution consistent with UC technique

Biosensing extracellular vesicles: contribution of biomolecules in affinity-based methods for detection and isolation

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Anticipating Cutoff Diameters in Deterministic Lateral Displacement (DLD) Microfluidic Devices for an Optimized Particle Separation

International audienceDeterministic lateral displacement (DLD) devices enable to separate nanometer to micrometer-sized particles around a cutoff diameter, during their transport through a microfluidic channel with slanted rows of pillars. In order to design appropriate DLD geometries for specific separation sizes, robust models are required to anticipate the value of the cutoff diameter. So far, the proposed models result in a single cutoff diameter for a given DLD geometry. This paper shows that the cutoff diameter actually varies along the DLD channel, especially in narrow pillar arrays. Experimental and numerical results reveal that the variation of the cutoff diameter is induced by boundary effects at the channel side walls, called the wall effect. The wall effect generates unexpected particle trajectories that may compromise the separation efficiency. In order to anticipate the wall effect when designing DLD devices, a predictive model is proposed in this work and has been validated experimentally. In addition to the usual geometrical parameters, a new parameter, the number of pillars in the channel cross dimension, is considered in this model to investigate its influence on the particle trajectories

Coupling between the Raman Spectroscopy and Photoemission Microscopy Techniques: Investigation of Defects in Biased 4H-SiC pin Diodes

International audienceRaman spectroscopy and photoemission microscopy were coupled as two complementary non-destructive optical techniques in order to study biased 4H-SiC pin diodes. These two characterization tools have been largely used for the study of semiconductors but the combination of these two techniques has hardly been reported so far. Some structural defects inducing the same electrical damage could be discriminated and identified. Temperature could be measured in operating devices and the influence of the diode operating mode on the Raman signal could be evidenced