Materiaux 2D pour la mesure thermique par technique Raman sur composants électroniques de puissance – 2DTherm

Le projet 2DTherm s'attaque à la possibilité d'utiliser la spectroscopie Raman de matériaux bidimensionnels pour servir de sondes de température absolue à l'échelle nanométrique pour le développement de l'électronique de puissance en SiC et GaN. En effet, les densités de courant sont telles que la température locale peut atteindre jusqu'à 350°C dans certaines conditions de fonctionnement de ces dispositifs. Sonder la température locale est donc un élément crucial car elle a un impact important sur leur durée de vie, les mécanismes de dégradation et les performances des dispositifs. Cependant, l'approche conventionnelle par simulation thermique et cartographie infrarouge montre ses limites car elle ne mesure que les gradients de température. Nous proposons ici qu'en utilisant des matériaux 2D placés en surface des dispositifs, des mesures de température absolue et très précises soient possibles grâce à la technique Raman (en utilisant le rapport des pics Stokes/Antistokes ou la position des pics Stokes).
Comme preuve de concept, nous proposons d’appliquer notre technique à la dernière génération de dispositifs de puissance de STMicroelectronics. Pour ce faire, le consortium mettra en œuvre les matériaux 2D les plus intéressants en termes de dépôt (PLD, CVD...), transfert sur transistor (tampon local, pick and place, spray), signature Raman et propriété électrique et thermique, et ceci sur puces nues et transistors en boitier plastique désencapsulé. Les mesures de températures absolues locales permettront à terme de corriger les simulations thermiques, affiner au mieux les modèles électrothermiques des transistors pour assurer les performances des systèmes dans un souci de fiabilité, de coût et d’économie d’énergie (dimensionnement des systèmes de refroidissement) pour une électronique plus verte.