Développement de Nouveaux Dispositifs de Puissance Basés sur l'Aluminium Nitrure (AlN) Vertical Pur // Development of Novel Power Devices Based on Pure Vertical Aluminum Nitride (AlN)

Le projet vise à pionnier la prochaine génération de dispositifs électroniques de puissance en exploitant les propriétés exceptionnelles du nitrure d'aluminium (AlN), notamment sa large bande interdite, sa haute conductivité thermique et son champ de claquage élevé. Ces propriétés font de l'AlN un candidat idéal pour des applications haute puissance, haute température et haute fréquence. La recherche se concentrera sur la conception, la fabrication et la caractérisation de dispositifs de puissance verticaux basés sur l'AlN, qui offrent des avantages significatifs par rapport aux dispositifs latéraux traditionnels en termes de densité de puissance et de performance.
Un aspect clé de ce projet est l'utilisation d'un matériau de croissance d'AlN dopé unique, qui sera fourni par NC State. Ce matériau sera spécifiquement conçu pour permettre la fabrication de dispositifs verticaux haute performance, et sa disponibilité représente une opportunité rare pour repousser les limites de l'électronique de puissance. Le candidat au doctorat aura accès aux installations de pointe de l'IEMN pour la fabrication et la caractérisation des dispositifs, ainsi qu'à l'opportunité de collaborer avec des chercheurs de premier plan à NC State.

Tâches de recherche :
Le candidat retenu sera responsable de :
1. Simulation TCAD : Utiliser des outils avancés de Conception Assistée par Ordinateur pour la Technologie (TCAD) pour modéliser et optimiser les performances des dispositifs de puissance verticaux en AlN, y compris leurs caractéristiques électriques et thermiques.
2. Fabrication des dispositifs : Fabriquer les dispositifs dans les salles blanches de l'IEMN, en utilisant des procédés tels que la croissance épitaxiale, la lithographie, la gravure et la métallisation.
3. Caractérisation des dispositifs : Effectuer des caractérisations électriques et structurelles complètes des dispositifs fabriqués pour évaluer leurs performances et valider les résultats de simulation.

Profil du candidat :
Nous recherchons un candidat motivé avec une solide formation en génie électrique, physique, science des matériaux ou un domaine connexe. Une expérience préalable dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, la simulation TCAD ou les matériaux à large bande interdite est fortement souhaitable. Le candidat doit posséder d'excellentes compétences analytiques et expérimentales, ainsi que la capacité de travailler de manière indépendante et collaborative dans un environnement de recherche international.

Collaboration et opportunités :
Ce projet offre une opportunité unique de travailler à la pointe de la recherche en semi-conducteurs, avec accès à des installations de pointe et à l'expertise de l'IEMN et de NC State. Le candidat bénéficiera d'un environnement de recherche dynamique et interdisciplinaire, ainsi que de la possibilité de présenter son travail lors de conférences internationales et de publier dans des revues à fort impact.
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The project aims to pioneer the next generation of power electronic devices by exploiting the exceptional material properties of AlN, including its wide bandgap, high thermal conductivity, and high breakdown field. These properties make AlN an ideal candidate for high-power, high-temperature, and high-frequency applications. The research will focus on the design, fabrication, and characterization of pure vertical AlN-based power devices, which offer significant advantages over traditional lateral devices in terms of power density and performance.
A key aspect of this project is the use of unique doped AlN growth material, which will be provided by NC State. This material will be specifically engineered to enable the fabrication of high-performance vertical devices, and its availability represents a rare opportunity to push the boundaries of power electronics. The PhD candidate will have access to state-of-the-art facilities at IEMN for device fabrication and characterization, as well as the opportunity to collaborate with leading researchers at NC State.

Research Tasks:
The successful candidate will be responsible for:
1. TCAD Simulation: Using advanced Technology Computer-Aided Design (TCAD) tools to model and optimize the performance of vertical AlN power devices, including their electrical and thermal characteristics.
2. Device Fabrication: Fabricating the devices in the cleanroom facilities at IEMN, utilizing processes such as epitaxial growth, lithography, etching, and metallization.
3. Device Characterization: Conducting comprehensive electrical and structural characterization of the fabricated devices to evaluate their performance and validate the simulation results.

Candidate Profile:
We are seeking a highly motivated candidate with a strong background in electrical engineering, physics, materials science, or a related field. Prior experience in semiconductor device fabrication, TCAD simulation, or wide-bandgap materials is highly desirable. The candidate should possess excellent analytical and experimental skills, as well as the ability to work independently and collaboratively in an international research environment.

Collaboration and Opportunities:
This project offers a unique opportunity to work at the forefront of semiconductor research, with access to cutting-edge facilities and expertise from both IEMN and NC State. The candidate will benefit from a dynamic and interdisciplinary research environment, as well as the chance to present their work at international conferences and publish in high-impact journals.
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Début de la thèse : 01/09/2025

Financement d'un établissement public Français

Université de Lille

632 ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

candidat motivé avec une solide formation en génie électrique, physique, science des matériaux ou un domaine connexe. Une expérience préalable dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, la simulation TCAD ou les matériaux à large bande interdite est fortement souhaitable. Le candidat doit posséder d'excellentes compétences analytiques et expérimentales, ainsi que la capacité de travailler de manière indépendante et collaborative dans un environnement de recherche international.
highly motivated candidate with a strong background in electrical engineering, physics, materials science, or a related field. Prior experience in semiconductor device fabrication, TCAD simulation, or wide-bandgap materials is highly desirable. The candidate should possess excellent analytical and experimental skills, as well as the ability to work independently and collaboratively in an international research environment.