Étude et caractérisation d’un microsystème à base de matériau nitruré AlGaN pour les applications biologique et biomédicale.

Abstract

Les matériaux nitrures présentent un grand intérêt pour la réalisation de dispositifs de détection dans toute la gamme spectrale allant de l’infrarouge(IR) à l’ultraviolet (UV) grâce à la grande variation de leur largeur de bande interdite (environ 0.8 e V pour InN, 3.5 eV pour GaN, et 6.3 eV pour AlN). En effet, ce sont des matériaux thermiquement et mécaniquement très robustes. Depuis sa réapparition au début des années 1990, le nitrure de gallium (GaN) a été considéré comme un matériau semiconducteur très intéressant et très prometteur pour ses potentialités d’application en optoélectronique pour l’émission et l’absorption dan s l’ultra-violet et en électronique de puissance. Dans ce domaine, les propriétés physiques des nitrures d’élément III telles que la large bande d’énergie interdite, une mobilité électronique raisonnable, un fort champ de claquage et une grande stabilité chimique ont permis à ce système de matériaux d’être un bon candidat pour les applications hyperfréquences à haute puissance et haute température. La démonstration du premier transistor à haute mobilité électronique (HEMT) à base d’une hétérostructure d’AlGaN/GaN est venue confirmer le grand potentiel pressenti pour cette filière. Aujourd’hui, ces composants possèdent pratiquement le meilleur compromis puissance-fréquence dans un large domaine d’utilisation. Les applications s’étalent de l’électronique de puissance en passant par les communications sans fils jusqu’aux radars et stations de bases et bientôt ils couvriront le domaine des ondes millimétriques. Dans notre recherche, l’intérêt majeur réside à étudier des transistors à haute mobilité électronique à base d’AlGaN/GaN utilisés dans les biocapteurs pour les applications biologique et biomédicale. Nous sommes intéressé à la struct ure de HEMT à base de hétérostructures d’AlGaN/GaN utilisé dans la construction de biocapteurs, afin de montrer le principe de fonctionnement de HEMT basé sur la mobilité électronique de gaz bidimensionnel (2DEG) et la vitesse de saturation de canal (2DEG) qui est très proche de la surface de fonctionnement (grille) pour la détection des analytes présentes dans des solutions biologiques.