Etude du bruit aux basses fréquences dans les transistors à haute mobilité électronique à base de Nitrure de Gallium

Abstract

Ce mémoire a pour thème l'étude du bruit de fond aux basses fréquences des transistors microondes de type HEMT sur Nitrure de Gallium (GaN). Le premier chapitre est consacré à la présentation de cette filière technologique. Après une description des propriétés physiques du matériau GaN, le fonctionnement et la fabrication des HEMTs sont détaillés, pour finir sur les performances de ces composants et leurs applications. Le deuxième chapitre décrit les cinq technologies étudiées, ainsi qu'une comparaison de leurs caractéristiques électriques statiques. Le troisième chapitre se rapporte aux mesures de bruit basses fréquences associé au courant de drain. Les mesures sont réalisées en régime ohmique, pour permettre l'extraction du paramètre de Hooge (αH). Pour les deux meilleures technologies étudiées, αH est de l'ordre de 10-4, valeur comparable à celle obtenue pour des filières plus matures, telle que GaAs. L'étude du bruit BF mesuré entre drain et source est ensuite réalisée en fonction de la polarisation du composant, ce qui permet de localiser et de modéliser les sources de bruit prédominantes. Enfin, l'évolution du bruit BF associé au courant de drain en fonction de la température permet d'extraire la signature des pièges profonds. Le quatrième chapitre détaille l'évolution du bruit associé au courant de grille en fonction de la polarisation, et à la corrélation entre le bruit de drain et le bruit de grille. Pour les composants présentant un courant de fuite de grille important, des valeurs proches de 1 indiquent la contribution du bruit du circuit d'entrée au bruit mesuré sur le drain.