Ingénierie du dopage p des matériaux AlGaN – DOPALGAN

Les semi-conducteurs de nitrure de gallium (GaN) sont largement utilisés dans notre quotidien (éclairage, chargeurs…). Les nitrures d'aluminium et de gallium (AlGaN) à bande interdite plus large se développent à présent pour améliorer les performances et/ou ouvrir de nouveaux champs d'applications (médical, environnement...).
Le succès du GaN ne s'est achevé qu'avec le contrôle des couches conductrices de type p. Cette étape reste encore à franchir pour les alliages AlGaN, ce qui est l’objectif de DOPALGAN. L'originalité du projet est de combiner technologies et matériaux innovants dédiés aux procédés d’épitaxie par jets moléculaires (EJM) afin d'obtenir des concentrations de trous supérieures à 1e18 cm-3 dans l’AlGaN en développant des solutions pour surmonter : 1) Les énergies d'activation élevées trouvées pour le dopage au Mg actuellement utilisé ; 2) La faible solubilité de l'accepteur ; 3) La formation de défauts ponctuels auto-compensateurs (DAC). Des solutions technologiques et scientifiques seront développées à travers :
1) Une compréhension approfondie des mécanismes de formation des DAC ; 2) La suppression des DAC ([défauts] < 1e17 cm-3) via une nouvelle technologie EJM par excitation optique de la surface ; 3) De nouvelles voies d'épitaxie incluant la source de dopant, le procédé (ex. modulation par métal, dopage hors équilibre) et la source d'azote.
L'originalité des objectifs est liée au développement de nouvelles méthodes de fabrication et d'équipements dédiés à une famille stratégique d'alliages. La méthodologie repose sur les compétences complémentaires du consortium dans les domaines de la croissance épitaxiale, du transport optique et électronique et de la technologie des composants EJM. Il s'appuiera sur la combinaison d'équipements de fabrication et de caractérisation de haut niveau, dont le premier réacteur GaN multi-wafers MBE 49 installé par RIBER au CRHEA ainsi que la plateforme de spectroscopie UV profonde développée au L2C.