• Langue : Français
• Discipline : Sciences physiques. Électronique
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 01/01/2005

Résumé en langue originale

Ce travail est une étude prospective de composants pour la réalisation de circuits intégrés de fréquences de fonctionnement de quelques dizaines de Gigahertz au Terahertz. La montée en fréquence, par l'utilisation de solutions plus ou moins originales, a été l'un des principaux buts, avec comme contrainte la possibilité d'un développement industriel. Ces travaux de recherche sont en partie orientés vers la nano-technologie, et dans une moindre mesure vers la modélisation et la caractérisation électrique des dispositifs. Les composants qui sont présentés utilisent les matériaux III-V, en particulier l'hétérojonction AlInAs/GaInAs. Les premiers composants abordés sont les HEMTs AlInAs/GaInAs sur substrat d'InP et métamorphiques sur substrat de GaAs. Différentes filières technologiques ont été réalisées ; des longueurs de grille de 100 et de 70 nanomètres ont permis d'obtenir des fréquences de coupure de quelques centaines de GHz. Ces composants ont démontré leurs potentialités pour la conception et la réalisation de MMIC en technologie coplanaire, en gamme d'onde millimétrique. Plus récemment, une filière de 20 nanomètres de longueur de grille en T a été développée. Cette dernière étude, en accord avec les travaux de la littérature, a mis en évidence la difficulté de poursuivre la montée en fréquence par des lois classiques d'échelle. C'est pourquoi, des travaux plus prospectifs ont été développés. Une structure double grille, chaque grille étant placée de part et d'autre du canal conducteur, peut être une solution innovante pour réduire les effets de canal court. Des HEMTs double grille ont été réalisés grâce à une technique de transfert de substrat, et les résultats électriques préliminaires sont très encourageants. De plus la structure double grille offre la possibilité de fabriquer des Transistors à Modulation de Vitesse. L'étude de composants balistiques a aussi été abordée. Les vitesses électroniques élevées associées aux dimensions nanométriques pourraient permettre d'atteindre le THz. Des fonctionnalités non linéaires liées au transport balistique ont été observées expérimentalement à température ambiante. Cependant les fréquences de fonctionnement ne dépassent pas les quelques centaines de GHz. Les limitations fréquentielles de ces nano-composants sont discutées. Finalement, la possibilité d'une émission ou détection d'un signal de fréquence du gap THz, grâce aux ondes plasma présentes dans un gaz bidimensionnel d'un HEMT nanométrique, est introduite. Enfin, nous donnons nos conclusions sur ces structures prospectives ainsi que les perspectives de ces travaux.