Evaluation de l’hétérostructure AlInN/GaN pour circuits intégrés faible bruit et de puissance pour et au delà de la bande Ka – GENGHIS KhAN

Le projet GENGHIS KhAN propose d'évaluer et de développer la technologie de la nouvelle hétérostructure à grand gap AlInN/GaN pour des applications en gamme de fréquence millimétriques pour applications de communication par satellites.

Sur le marché de la puissance radio-fréquence, La technologie HEMT GaN est maintenant prête a concurrencer les technologies silicium LDMOS et pHEMT GaAs pour le marché des stations de base pour les télécommunications (3G, 4G, WiMAX ...). Avec des transistors atteignant 150W @ 6 GHz sous 48V de tension de polarisation, la technologie GaN peut être déployée dans plus de 2 millions de stations de bases pour téléphonie mobile ainsi que pour les émergentes infrastructures WiMAX. Néanmoins, les développements sont encore en cours pour élargir le marché des matériaux à grand gap aux hautes fréquences. Des recherches et développements sont en cours de la bande X (8 GHz) jusqu'en bande E (90 GHz) en Europe (UMS, SELEX SI), au Japon (FUJISTU, NEC, Matsushita Electric Industrial) et aux états-Unis (TRIQUINT, RFMD, CREE, RAYTHEON, HRL, NORTHROP GRUMMAN…).

Cette proposition est dédié à l'évaluation et au développement d'une nouvelle technologie de matériau à grand gap pour des applications hautes fréquences. Ce projet tirera partie de la nouvelle hétérostructure AlInN/GaN accordée de maille et très prometteuse pour les performances de composants à ces fréquences. Les principales technologies utilisées pour la génération de puissance à l'état solide sont le silicium (Si), L'arséniure de gallium (GaAs) et l'hétérostructure l'AlGaN/GaN. Pour des puissances de sortie de l'ordre de 10W, les fréquences de coupure de ces technologies sont approximativement de 4 GHz, 10 GHz et 18 GHz respectivement.

Les travaux pionniers sur l'hétérostructure AlInN/GaN ont été effectués par l'Europe au travers des projets européens ULTRAGAN (Future Emerging Technology STREP - FP6, c.f. www.ultragan.eu ) et MORGAN (NMP - IP - FP7, c.f. www.morganproject.eu ) tous deux conduits par by Alcatel Thales III-V Lab. Ces projets ont considérablement contribué à accroitre le rayonnement de la recherche européenne sur les technologies GaN pour la micro-électronique grâce aux excellents résultats obtenues de 10W/mm avec des rendement en puissance ajoutée (PAE) de 56%, 13W/mm à 3.5 GHz avec des PAE jusque 70% et 4.3W/mm avec 43% de rendement à 18 GHz. Ces excellentes performances en rendement n'étaient pas espérées il y a quelques années pour les technologies à base de composés nitrures. De plus, il a été aussi démontré une incroyable stabilité thermique jamais observée auparavant pour aucun autre transistor permettant un fonctionnement à des températures de 800°C pendant des centaines d'heures.