Chercheur postdoctoral : conception et caractérisation de composants de puissance en diamant (H/F)

Missions :
Dans le cadre du PEPR électronique « FRENCHDIAM » regroupant 8 entités académiques de référence (France 2030), le projet FRENCHDIAM vise à développer une nouvelle génération de composants de puissance basés sur un semi-conducteur en diamant, avec des fonctionnalités et performances uniques. Les technologies de l'électronique de puissance avancée sont au cœur de la prochaine génération de systèmes énergétiques. Le silicium est un matériau semi-conducteur bien établi qui répond aux exigences de la conversion d'énergie depuis plus de 50 ans. Cependant, il est largement reconnu qu'une réelle amélioration de l'électronique de puissance sera obtenue en employant des dispositifs basés sur des matériaux semi-conducteurs à large bande interdite. Les matériaux semi-conducteurs à large bande interdite présentent des caractéristiques électriques supérieures à celles du silicium pour les dispositifs de puissance. Les dispositifs électroniques de puissance basés sur des semi-conducteurs à large bande interdite permettront d'améliorer considérablement les performances des systèmes électroniques de puissance en offrant des tensions de blocage plus élevées, une efficacité et une fiabilité accrues (rapport performance/coût plus élevé), ainsi que des exigences thermiques réduites, ce qui conduira à la réalisation de systèmes électroniques verts plus efficaces. Parmi ces matériaux, le diamant, classé dans la catégorie des matériaux à ultra large bande interdite en raison de sa très grande énergie de bande interdite (5,5 eV), est considéré comme le semi-conducteur ultime pour les applications de l'électronique de puissance en raison de ses propriétés exceptionnelles. Sa rigidité diélectrique est 3 fois supérieure à celle du carbure de silicium (SiC) ou du nitrure de gallium (GaN) et plus de 30 fois meilleure que celle du silicium (Si), tandis que la résistance spécifique à l'état passant est inversement proportionnelle au cube de ce paramètre. En outre, la mobilité des porteurs est très élevée pour les deux types de porteurs et la conductivité thermique est inégalée.
Activités :
Les objectifs scientifiques de ce poste sont résumés en deux tâches principales : concevoir les composants de puissance en diamant, et les caractériser en régime de commutation haute tension.
Conception des composants de puissance en diamant
En étroite collaboration avec le consortium du projet, les différents dispositifs seront étudiés à l'aide d'analyses par éléments finis 1D et 2D (par exemple TCAD Sentaurus, Silvaco). Les analyses numériques évalueront les compromis entre les performances électriques (résistance à l'état passant, tension de seuil, transconductance et tension de claquage), les paramètres de fabrication (épaisseur des couches de diamant et niveaux de dopage, type et épaisseur de l'oxyde, lithographie et étapes de fabrication) et les paramètres géométriques (par exemple, longueur de la grille, distances entre l
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