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RIBER : Qu'est-ce que cela signifie pour MBE ?

jyves12
29 oct. 201916:18

Première production mondiale de nitrure de scandium d'aluminium.

Les scientifiques de l'Institut Fraunhofer de physique du solide appliquée (IAF) ont réalisé ce qui était considéré auparavant impossible: ils sont les premiers au monde à avoir réussi à fabriquer du nitrure d'aluminium et de scandium (AlScN) par dépôt en phase vapeur par un procédé organochimique (MOCVD). Les dispositifs basés sur AlScN sont considérés comme la prochaine génération d'électronique de puissance. Avec cette avancée décisive, Fraunhofer IAF franchit une étape décisive dans la réalisation de son objectif de développement de l'électronique de puissance à base de transistors AlScN pour les applications industrielles.

Les transistors basés sur AlScN sont prometteurs pour diverses applications industrielles, telles que le transfert de données , la communication par satellite, les systèmes radar ou la conduite autonome, d'autant plus que les dispositifs actuels à base de silicium (Si) atteignent leur limite physique dans ces applications. Une des raisons est la taille des dispositifs en Si, qui ne peut plus être réduite selon l'état actuel des recherches. Si le volume de données sans cesse croissant devait être traité avec la technologie Si actuelle, les salles de serveurs occuperaient une surface si vaste qu'elles seraient économiquement et écologiquement insoutenables. HEMT soi-disant (haute mobilité d' électrons transistors) surpassent de loin les possibilités des appareils Si. La clé du succès des structures HEMT réside dans les matériaux sur lesquels elles reposent. L'AlScN possède des propriétés exceptionnelles, permettant des concentrations de porteurs plus élevées que d'autres matériaux. À l'avenir, des HEMT beaucoup plus puissants et efficaces seront réalisés sur la base d'AlScN.

La production de AlScN implique des défis fondamentaux. Le processus de production à la pointe de la technologie permet la croissance des couches d'AlScN par pulvérisation. Malheureusement, la qualité de ces couches est insuffisante pour les applications électroniques telles que les LED et les transistors à haute puissance. Une autre méthode consiste à produire de l'AlScN par épitaxie par jet moléculaire (MBE). Avec ce processus, de grandes quantités de scandium peuvent être incorporées au composé. La qualité est également suffisante pour la production de dispositifs microélectroniques. Cependant, la procédure est très complexe et la productivité trop faible pour les productions à l'échelle industrielle.

Le dépôt chimique en phase vapeur par un métal organique promet une production de qualité industrielle

La production de AlScN via MOCVD promet non seulement la qualité nécessaire, mais également une productivité suffisante pour les applications industrielles . "Nous savions que d'autres scientifiques avaient tenté de produire du nitrure de gallium et de scandium via MOCVD. Nous savons également que de nombreux scientifiques du monde entier s'emploient à développer des transistors AlScN, mais aucun d'entre nous n'a réussi à le faire en utilisant le MOCVD, même si c'est une approche très prometteuse pour l'industrie », explique le Dr Stefano Leone, chef de groupe chez Fraunhofer IAF. Pendant la procédure MOCVD, les gaz sont guidés sur une tranche chauffée. Grâce à l'exposition à la chaleur, des molécules distinctes sont libérées du gaz et intégrées dans la structure cristalline de la tranche. La structure cristalline peut être ajusté avec précision en réglant le débit de gaz, la température et la pression. De plus, le changement rapide de gaz permet de faire croître différentes couches de matériaux les unes sur les autres.

Le défi pour les chercheurs de Fraunhofer IAF: il n'y a pas de source de gaz pour le scandium. Les molécules (précurseurs) du scandium sont très grosses et difficiles à amener en phase gazeuse. "Nous avons étudié le meilleur précurseur possible pour le scandium et les ajustements prévus de notre réacteur MOCVD pour la procédure nécessaire. Nous avons effectué de nombreuses recherches et mené de nombreuses discussions jusqu'à ce que nous développions une configuration que nous sommes en train de breveter. Nous avons réussi à développer AlScN couches via MOCVD avec une qualité de cristal très élevée et la bonne quantité de scandium afin de développer la prochaine génération de transistors de puissance ", a déclaré Leone, satisfaite du résultat. Le groupe de recherche a modifié le système MOCVD de Fraunhofer IAF pour permettre un processus de production AlScN reproductible et de haute qualité.

Premières couches d'AlScN pour les transistors du MOCVD

Après le dépôt réussi d'AlScN dans le système MOCVD, les premières couches d'AlScN pour transistors ont été produites. Les couches ont déjà des résultats prometteurs avec une résistance de feuille d'environ 200 ohm / m², une mobilité de 600 cm 2 / Vs et une densité de porteurs de charge de 4,0 x 10 13 cm -2 . L'objectif actuel des scientifiques est de réduire la résistance de la feuille et d'accroître encore la mobilité et la qualité des matériaux. Cela améliorera les performances des futurs transistors et Fraunhofer IAF franchira une étape importante dans la réalisation de son objectif consistant à fournir des systèmes HEMT AlScN pour les applications électroniques de puissance industrielles.

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2 réponses

  • jyves12
    30 octobre 201912:33

    Un avis @Gapois ?

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  • Gapois
    30 octobre 201913:17

    Non aucun ...... mais je suis certain que le forum attends ton avis , à toi l'expert en la matière.

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