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TITRE DU SUJET : Simulation Monte Carlo de MOSFET à base de matériaux à faible bande interdite
pour une électronique haute fréquence ultra basse consommation.
RESPONSABLE DE STAGE :
SAINT MARTIN Jérôme, [e-mail], 01 69 15 78 05
ÉQUIPE D’ACCUEIL :
Institut d’Electronique Fondamentale (IEF), UMR8622 (département Composants pour la Microélectronique et
l'Optoélectronique).
DESCRIPTIF ET APPORT DU TRAVAIL :
- Contexte de la recherche
Les besoins en matériel électronique dans les objets ou capteurs communicants devraient fortement augmenter
dans les années à venir. La plupart de ces objets s’intégreront « à vie » dans leurs environnements et devront
par conséquent être autonomes en énergie et s’autoalimenter en extrayant l’énergie disponible autour d’eux
(énergie mécanique, électromagnétique ou thermoélectrique). Les puissances qui peuvent être mises en jeu sont
de l’ordre 100µW voire moins.
La partie la plus consommatrice de puissance est l’interface analogique de communication (Radio). La
technologie CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconducteur) actuelle permet la réalisation de tels
systèmes ; cependant le débit des informations (ou la fréquence de fonctionnement) est très bas ; il ne dépasse
pas 1kbit/s.
Pour lever ce verrou technologique et réaliser des transistors hautes fréquences (quelques MHz voire quelques
GHz) fonctionnant à très faible tension d’alimentation, le développement de transistors à effet de champ MOS à
base de matériaux à faible bande interdite et à haute mobilité (filières InP et InAs) semble très prometteur [1].
[1] Y. Q. Wu, Y. Xuan, T. Shen, P. D. Ye, Z. Cheng, and A. Lochtefeld, "Enhancement-mode InP n-channel metal-oxide-
semiconductor field-effect transistors with atomic-layer-deposited Al2O3 dielectrics," Applied Physics Letters, vol. 91, pp. 022108-3,
2007.
- Bref descriptif scientifique et pré requis
Bénéficiant de la grande expérience de l’équipe d’accueil en modélisation [2, 3], le stagiaire aura en charge
d’étudier les détails du fonctionnement des MOSFET III-V à faible tension d’alimentation afin de proposer des
stratégies d’optimisation de ces nouvelles structures. Pour cela, il faudra utiliser le simulateur Monte Carlo
MONACO développé dans l’équipe à la modélisation de ces structures particulières.
Dans le cadre d’un projet soumis à l’ANR (Agence Nationale de la Recherche), ce travail sera mené en
collaboration avec des équipes expérimentales des mondes académiques (IEMN, IMEP et CEA LETI) et du
monde industriel (STMICROELECTRONICS).
[2] P. Dollfus, C. Bru, P. Hesto, "Monte-Carlo Simulation of Pseudomorphic Ingaas/Gaas High Electron-Mobility Transistors -
Physical Limitations at Ultrashort Gate Length," Journal of Applied Physics, vol. 73, pp. 804-812, 1993.
[3] J. Saint-Martin, A. Bournel, F. Monsef, C. Chassat, P. Dollfus, "Multi sub-band Monte Carlo simulation of an ultra-thin
double gate MOSFET with 2D electron gas," Semicond. Sci. Technol, vol. 21, pp. L29-L31, 2006.
- Compétences acquises
Le (la) candidat(e) sera amené(e) à acquérir un spectre de compétences en physique du solide, en physique
des composants et des nanostructures semi-conductrices, et en programmation scientifique (adaptation du
simulateur MONACO, programmation en Fortran et/ou C).