Optoélectronique Quantique

Projet FemtoGaN

Test de Composants à base de Technologies GaN et SiC par Impulsions Laser Femtosecondes

Le projet FemtoGaN consiste à développer une nouvelle technique de test de composants électroniques à base de semiconducteurs « grands gaps » (GaN et SiC) par excitation laser ultra-rapide.

Tester la fiabilité des composants aux radiations est un enjeu crucial pour l’industrie spatiale. Avec la miniaturisation des dispositifs, ces préoccupations commencent à s’étendre aux domaines aéronautiques ou même automobiles. Les seuls tests certifiés à l’heure actuelle sont réalisés sur de grands accélérateurs de particules (ions lourds), qui présentent les inconvénients d’être peu accessibles et onéreux.
L’utilisation d’impulsions laser ultra-brèves a récemment montré un intérêt majeur comme test complémentaire pour faire une pré-sélection et identifier les régions d’intérêt sur les composants en tirant profit de la résolution spatiale, de l’accessibilité et du coût modéré d’utilisation des chaînes laser, même complexes. Deux bancs laser ont déjà été développés en partenariat LPCNO-TRAD au cours des 5 dernières années (responsables au LPCNO : Delphine Lagarde, Ingénieur de Recherche CNRS et Xavier Marie, Professeur INSA/IUF). Grâce à ces moyens de tests, des avancées ont été faites, notamment sur les tests de diodes Schottky silicium (Mauguet et al, IEEE Transactions on Nuclear Science 65, 1768 (2018)). Ces bancs sont maintenant opérationnels dans l’entreprise TRAD pour les tests de composants silicium.

La filière à base de technologie GaN ou SiC dans le domaine des hyperfréquences et pour la conversion de puissance est en pleine expansion dans les applications liées au transport (véhicules tout électriques, etc). Pour le spatial, l’intérêt est croissant mais des investigations doivent être réalisées pour tester la fiabilité aux radiations. L’étude du comportement de ces composants sous ions lourds est difficile et la technique innovante basée sur un laser ultra-rapide proposée dans ce projet est de grand intérêt. Il s’agit de réaliser des tests grâce à une excitation laser femtoseconde à deux photons (longueur d’onde 600 nm, énergie 10 nJ), seule technique adaptée pour les tests sur ces composants « grands gaps ». Le soutien financier apporté par le programme Région-Feder correspond à la chaîne laser spécifique qui permet de développer la technique au LPCNO et un ingénieur de recherche (Adrien Bourgine) qui travaille avec les personnels LPCNO et TRAD.

En termes de perspectives économiques, ce nouveau banc de test associé aux simulations permettra à TRAD de pénétrer ce secteur très porteur des composants GaN et SiC et ainsi d’élargir le portefeuille de composants qu’elle pourra tester pour ses clients directs ou en lien avec les grands acteurs du domaine (CNES, THALES, AIRBUS…) en France et OHB, TESAT etc à l’étranger.