Développement d’une méthode d’imagerie thermique et de mesure de la température par thermoréflectance et micro-Raman pour l’amélioration des performances thermiques de dispositifs microondes

Discipline

Sciences et ingénierie pour l’information

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

HEMT GaN, GH15, Thermoréflectance, Spectroscopie Raman, Mesure thermique, Simulation thermique FEM, Grille-à-Grille, Point chaud, Constantes thermiques

Mots-clés

Dispositifs à micro-ondes,

Transistors à effet de champ à dopage modulé,

Nitrure de gallium,

Thermographie,

Thermométrie

Cette thèse s'inscrit dans une démarche de compréhension des phénomènes thermiques et de mesure de la température au sein des HEMT GaN. Ces travaux se concentrent principalement sur deux méthodes optiques de caractérisation thermique : la thermoréflectance et la spectroscopie Raman, qui offrent une résolution spatiale et temporelle élevée. L'introduction de méthodes électriques, telles que la méthode gate-to-gate et la méthode basée sur la résistance RON, vient compléter cette approche expérimentale, permettant une analyse plus complète. La comparaison de ces différentes méthodes a mis en évidence les spécificités de chacune en termes de zone ciblée et du moyennage utilisé. Cependant, aucune de ces dernières ne donne accès à une mesure directe de la température au niveau du "hot spot". Pour pallier cette limitation, une méthodologie hybride a été développée, combinant mesures expérimentales et simulations FEM. En calibrant la simulation avec les données de ces mesures, cette approche a permis d’avoir un modèle thermique calibré permettant d’extraire la température en tout point du dispositif, et notamment au niveau du hot spot. Les résultats ont démontré que la température du hot spot dépasse significativement celle de la surface externe la plus chaude, avec un écart pouvant atteindre 30% pour des puissances dissipées élevées.