Electronic and physico-chemical properties of nanmetric boron delta-doped diamond structures

Heavily boron doped diamond epilayers with thicknesses ranging from 40 to less than 2 nm and buried between nominally undoped thicker layers have been grown in two different reactors. Two types of [100]-oriented single crystal diamond substrates were used after being characterized by X-ray white beam topography. The chemical composition and thickness of these so-called deltadoped structures have been studied by secondary ion mass spectrometry, transmission electron microscopy, and spectroscopic ellipsometry. Temperature-dependent Hall effect and four probe resistivity measurements have been performed on mesa-patterned Hall bars. The temperature dependence of the hole sheet carrier density and mobility has been investigated over a broad temperature range (6K<T<450 K). Depending on the sample, metallic or non-metallic behavior was observed. A hopping conduction mechanism with an anomalous hopping exponent was detected in the non-metallic samples. All metallic delta-doped layers exhibited the same mobility value, around 3.660.8 cm2/Vs, independently of the layer thickness and the substrate type. Comparison with previously published data and theoretical calculations showed that scattering by ionized impurities explained only partially this low common value. None of the delta-layers showed any sign of confinement-induced mobility enhancement, even for thicknesses lower than 2 nm.14 page

Finishing the euchromatic sequence of the human genome

The sequence of the human genome encodes the genetic instructions for human physiology, as well as rich information about human evolution. In 2001, the International Human Genome Sequencing Consortium reported a draft sequence of the euchromatic portion of the human genome. Since then, the international collaboration has worked to convert this draft into a genome sequence with high accuracy and nearly complete coverage. Here, we report the result of this finishing process. The current genome sequence (Build 35) contains 2.85 billion nucleotides interrupted by only 341 gaps. It covers ∼99% of the euchromatic genome and is accurate to an error rate of ∼1 event per 100,000 bases. Many of the remaining euchromatic gaps are associated with segmental duplications and will require focused work with new methods. The near-complete sequence, the first for a vertebrate, greatly improves the precision of biological analyses of the human genome including studies of gene number, birth and death. Notably, the human enome seems to encode only 20,000-25,000 protein-coding genes. The genome sequence reported here should serve as a firm foundation for biomedical research in the decades ahead

Conception et réalisation technologique de transistors de la filière HEMTs AlGaN/GaN sur substrat silicium pour l'amplification de puissance hyperfréquence

Les semiconducteurs basés sur les nitrures III - N à large bande interdite présentent un intérêt croissant pour la recherche et le monde industriel. Parmi eux, les composants de puissance à base de nitrure de gallium constituent un domaine de recherche majeur de l'électronique à l'état solide pour les applications hyperfréquences. Les travaux décrits dans cette thèse correspondent à la conception et à la réalisation de transistors de puissance à haute mobilité pour l'amplification en bandes X et Ku (8-18 GHz). L'évolution continue des hétérostructures demande de constantes rétroactions avec le procédé technologique. Dans ce but, l'approche utilisée a consisté au développement et à l'optimisation des briques technologiques de base, associée à l'analyse physique indispensable à l'optimisation des choix technologiques. Une étude fine des contacts ohmique et Schottky a été entreprise. Une optimisation des conditions de réalisation des fossés de grille, du contact ohmique, des métallisations, du prétraitement de surface et de la nature du diélectrique de passivation a été nécessaire. L'ajout d'une électrode de champ a été étudiée afin d'améliorer davantage la tenue en tension des composants et minimiser l'impact des pièges de surface. Dans ce cadre, nous avons conçu et développé différentes topologies de plaque de champ. Plusieurs diélectriques innovants comme le nitrure de bore ont été testés afin d'établir les potentialités de ces transistors HEMTs à grille isolée. L'ensemble de cette technologie optimisée a été appliquée sur une couche HEMT AlGaN/GaN sur substrat Si (001) et a permis d'établir un état de l'art en puissance à 10GHz pour cette nouvelle filière bas coût.III-N based semiconductors due to their wide bandgap properties present more and more interest in research and industry. ln this frame, the microwave power devices based on gallium nitride constitute a major research field in electronics regarding solid state for microwave applications. The work described in this thesis is the design and the fabrication of high mobility power transistors for amplification in X and Ku band (8-18 GHz). The constantly improvement of epitaxies is correlated to a constant feedback with the technology. ln this way, the approach used in the development and optimization of base modules is associated to the physical analysis necessary to optimize the technological choices. A detailed study of Schottky and ohmic contacts is undertaken. An optimization of technological process conditions for gate recess, ohmic contact, the metallization, the surface pretreatment and the nature of the dielectric passivation was necessary. Fieldplate structure are also studied to further improve the withstanding voltage of components and minimize the impact of surface traps. ln this context, different fieldplate topologies are designed and developed. Several innovative dielectric material as boron nitride are tested to determine the capabilities of these insulated gate HEMTs transistors. The optimized process is applied to AlGaN/GaN HEMT on Si substrate (100) demonstrating a microwave power state-of-the-art at 10GHz for low-cost applications.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Elaboration d'un nouveau modèle hydrodynamique bidimensionnel de transistor à effet de champ à hétérojonctions pour l'amplification de puissance en millimétrique

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Modélisation hydrodynamique bidimensionnelle de transistors à effet de champ (analyse physique des limitations et des performances hyperfréquences des filières pHEMT sur GaAs et HEMT sur GaN pour l'amplification de puissance)

Ce travail est axé sur la simulation des FETs pour l'amplification de puissance hyperfréquence. Dans ce but, 'nous .avons développé des modèles de type hydrodynamique bidimensionnel pour analyser le phénomène de claquage par avalanche dans les pHEMTs sur GaAs, ainsi que pour étudier les HEMTs AlGaN/GaN. Ces modèles sont des outils précis qui permettent d'analyser des composants de puissance dont les topologies sont proches des structures réelles. La confrontation des résultats théoriques avec ceux issus des mesures s'avère être très satisfaisante. L'étude du pHEMT sur GaAs, nous a permis de comprendre le mécanisme de claquage par avalanche dans ce type de composant. Ainsi, le pHEMT à double recess de grille et à deux plans de dopage constitue la structure la mieux adaptée pour l'amplification de puissance hyperfréquence. Le modèle adapté pour étudier les HFETs AlGaN/GaN, permet de montrer les excellentes potentialités de cette filière dans le domaine de l'amplification de puissance.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Conception, réalisation et caractérisation de composants de puissance hyperfréquence de la filière nitrure de gallium

Ce travail porte sur la conception, la fabrication et la caractérisation de transistors HEMTs de la filière AIGaN/GaN. Le but est d'optimiser la technologie du composant afin d'exploiter les potentialités en termes de puissance hyperfréquence offertes par la filière nitrure. Le premier chapitre passe en revue les différentes filières de transistors de puissance, puis les propriétés physiques du GaN et les techniques d'élaboration du matériau sur différents substrats. Nous discutons des effets liés à l' autoéchauffement ou aux pièges, qu'il convient de minimiser pour améliorer les performances des transistors HEMTs. Enfin, un état de l'art des performances actuelles est présenté. Le deuxième chapitre présente les étapes technologiques du composant ainsi que leurs optimisations nécessaires à l'amélioration des performances des transistors, telles que les contacts ohmiques et les traitements de surface.La technologie de grille nitrure a été développée pour la filière GaN. Cette technologie a permis de fabriquer des grilles de faibles longueurs avec des topologies variables telles que la grille r, le tout avec un bon rendement de fabrication et une autopassivation. Elle a permis également de réaliser un fossé de grille en utilisant le digital etching . Cette technologie a donné la possibilité de fabriquer des composants ayant une longueur de grille de 70 nm tout en conservant un rapport d'aspect favorable. Le troisième et dernier chapitre traite de la caractérisation des transistors HEMTS en régime statique ou d'impulsions, en hyperfréquence et en puissance. Les résultats convaincants montrent tout l'intérêt de la technologie de grille nitrure associé au recess de grille. Ainsi, des composants utilisant ce procédé, ont permis d'obtenir l'état de l'art sur substrat Si(100) avec une puissance maximum, de sortie de 1 W/mm à 2,15 GHz, un gain en puissance de 24 dB et un rendement de 17%.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Technologie des composants de type HEMTs AlGaN/GaN sur substrat silicium pour des applications en amplification de puissance et faible bruit

Ce travail est axé sur le développement de la technologie de transistors sur une filière de semiconducteurs à large bande interdite de type nitrure d'élément III épitaxiés sur substrat silicium. Le but de cette thèse est de développer une technologie permettant de réaliser des transistors performants pour les applications de puissance (HPA) et les applications faible bruit (LNA). Les études sont basées sur le transistor à effet de champ à hétérojonction HEMT (High Electron Mobility Transistor). Dans ce mémoire nous développons les analyses et les résultats des HEMTs AlGaN/GaN sur substrat Si (111). Après avoir présenté les propriétés du matériau GaN et les conditions de croissance sur les différents types de substrat, nous montrons les outils . technologiques utilisés pour atteindre ce but. Les recherches menées en technologie concernent principalement l'amélioration des contacts ohmiques et la technologie de grille. La réalisation de grilles en T submicroniques de l'ordre de 0.15 [micron] a permis la fabrication de composants présentant des fréquences de transition extrinsèques proche de 60 GHz et Une transconductance extrinsèque de l'ordre de 280 mS/mm. Nous avons mis en évidence que les dernières améliorations réalisées sur l'épitaxie des couches alliées à l'optimisation de la technologie des transistors, permettent d'atteindre des performances en puissance de l'ordre de 2.6 W/mm à 10 GHz et des performances en bruit RF avec un facteur de bruit de 0.94 dB associé à un gain de 13 dB à 10 GHz.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Caractérisation et modélisation de dispositifs de la filière nitrure pour la conception de circuits intégrés de puissance hyperfréquences

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Contribution à l'optimisation de transistors à effet de champ MESFET à base de carbure de silicium 4H pour applications en amplification de puissance RF/hyperfréquence

Dans cette thèse, nous démontrons la faisabilité de composants de puissance hyperfréquence MESFET stables réalisés à partir de couches homo-épitaxiales sur substrat de Carbure de Silicium 4H monocristallin, qui constituent la première famille de transistors de puissance hyperfréquence en topologie "horizontale" sur un semiconducteur à grande bande interdite. Les performances globales obtenues au cours de la thèse dépassent celles de toutes les technologies Silicium ou GaAs actuellement disponibles sur le marché, notamment en configuration d'amplification à large bande dans la gamme des RF aux UHF. L'obtention d'un tel niveau de performance est en partie le résultat de l'optimisation de toutes les étapes technologiques élémentaires, présentées et discutées dans le chapitre "technologie" de cette thèse. Il a été montré et nous avons pu confirmer que les premiers problèmes d'instabilité électrique observés sur les composants MESFET SiC peuvent être attribués aux substrats semi-isolants de première génération dopés au Vanadium. Ils ont longtemps fait obstacle au développement de ce type de composants.L'avènement de substrats de haute pureté nous a permis de réaliser les premiers composant performants et stables, sans dérive observable, au moins sur plusieurs dizaines d'heures d'amplification en régime nominal à pleine excitation. En particulier, une puissance de 50W a été obtenue à 500MHz sur un développement de 19,2mm (2.6 W/mm), avec une tension de polarisation de 70 V. La disparition des instabilités liés aux substrats nous a permis d'aborder la problématique de la passivation de ces composants, et de percevoir de manière anticipée l'acuité de ce problème fondamental pour la mise au point de transistors latéraux stables fonctionnant à haute tension. Les phénomènes de charge de l'isolant de passivation représentent actuellement l'une des limitations fondamentales de la fiabilité de ce type de composant. L'élimination de ces effets constitue une des clefs principales du développement et de l'industrialisation de la prochaine génération de transistors hyperfréquence de puissance.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF