Les transistors HEMTs (High Electron Mobility Transistors) de la filière GaN sont destinés à des applications dans les domaines militaire et spatial. C’est pourquoi nous avons étudié l’influence de trois types de stress électriques : à canal ouvert, à canal pincé et NGB (Negative Gate Bias), ainsi que l’influence de neutrons thermalisés avec une fluence pouvant aller jusqu’à 1,7.1012 neutrons.cm-2, sur leurs performances électriques dc.Dans un premier temps, nous avons étudié des HEMTs AlInN/GaN de laboratoire. Pour les trois stress, nous avons observé une dégradation due à la création de pièges accepteurs et donneurs au cours des différents stress et à la présence de pièges préexistants. Nous avons ensuite irradié ces composants par des neutrons thermalisés et avons observé une légère dégradation des performances électriques des transistors non stressés et stressés à canal ouvert ou pincé. En revanche, nous avons mis en lumière une légère amélioration pour les transistors ayant subi un stress NGB. Nous avons également irradié des MOS-HEMTs AlInN/GaN et conclu que ceux-ci étaient plus sensibles vis à vis des irradiations.Dans un deuxième temps, nous avons stressé de manière analogue des HEMTs AlGaN/GaN du commerce. Dans le cas du stress à canal ouvert, nous avons observé une diminution importante du courant de drain tandis que pour les stress à canal pincé et NGB le courant de drain augmente légèrement à cause d’une libération de pièges préexistants sous l’action du champ électrique vertical. Lors des irradiations avec des neutrons thermalisés, ces transistors, stressés ou non, subissent là encore des dégradations. / The GaN based HEMTs (High Electron Mobility Transistors) are excellent candidates for military and spatial applications. That’s why we have analysed the influence of three different types of bias stress: on-state stress, off-state stress and NGB (Negative Gate Bias), and the influence of thermalized neutrons with a fluence up to 1.7x1012 neutrons.cm-2, on their dc electrical performances.First, we have studied laboratory AlInN/GaN HEMTs. For the three conditions of stress, we have observed a degradation due to pre-existing traps and to the creation of acceptor and donor traps during the stress. Then, we have irradiated these components with thermalized neutrons and we have found a small degradation of the electrical performances of unstressed and on-state stressed and off-state stressed transistors. On the other hand, we have highlighted a slight improvement for NGB stressed components. We have also irradiated AlInN/GaN MOS-HEMTs and we have concluded that they are more sensible to irradiation.In a second time we have stressed in the same way commercial AlGaN/GaN HEMTs. For the on-state stress, we have observed an important increase in the drain current. However, the drain current increases for the on-state and NGB stressed components due to a release of electrons from pre-existing traps under vertical electrical field. During the irradiation with thermalized neutrons, the unstressed and stressed transistors are degraded and a small decrease in the drain current is visible.

Ce travail de thèse se focalise sur l’étude de piézogénérateur à base de nanofils de GaN.L’objectif principal est de développer des nouveaux dispositifs pour la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique pour la récupération d’énergie et la détection de déformations transitoires. Le région active des dispositifs développés consiste en des nanofils ou microfils de GaN encapsulé dans une couche polymère. Les nanofils sont synthétisés par épitaxie par jet moléculaire (EJM) tandis que les microfils sont synthétisés par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (EPVOM).Trois architectures de dispositifs sont explorées: basées sur une matrice rigide, une matrice flexible, et sur un dispositif entièrement flexible. Deux dispositifs d’excitation mécanique,développés et mis en place pour les besoins de la thèse, sont utilisés pour caractériser les dispositifs piézogénérateurs. En particulier, un mode d’excitation cyclique discontinue (tapping) et un mode d’excitation cyclique continue sont utilisés pour explorer les performances électriques des piezogénérateurs dans une large bande de fréquence (de 1 Hz à 3 kHz). Basé sur ces observations expérimentales, une synthèse complète du comportement des transitoires de tension aux bornes des piézogénérateurs lorsqu’ils sont soumis à différentes déformations est faite. Un désign basé sur une diode Schottky aux sommets des nanofils et différents designs capacitifs sont comparés et leurs circuits électriques équivalents sont proposés. Les mécanismes de fonctionnement des piézogénérateurs ont été validés par des observations expérimentales.Enfin, un processus pour fabriquer des piézogénérateurs et des capteurs entièrement flexibles a été développé et ces derniers ont été caractérisés. En particulier, la fabrication d’un dispositif flexiblecomposé d’une matrice de pixel actif a été démontrée.Pour le piézogénérateur rigide à base de nanofils synthétisés par EJM, la plus haute densité de puissance moyenne mesurée atteint 22.1 mW/cm3. Pour les piézogénérateurs flexibles à base de microfils synthétisés par EPVOM, la plus haute densité de puissance moyenne mesurée atteint 16.5μW/cm3. Le dispositif flexible montre une bonne sensibilité aux vibrations de faible amplitude et répond de façon stable à un tapotement avec le doigt. Une énergie moyenne d’environ 100 pJ peut être délivrée par ce dernier lorsqu’il est soumis à une déformation cyclique par le tapotement d’un doigt. / This PhD work focuses on the study of GaN nanowire-based piezogenerating devices.The main objective is to develop novel devices for mechanical-to-electrical energy conversion for energy harvesting and for detection of transient deformations. The active material of the developed devices consists of a polymer-embedded nanowire membranes containing either molecular beam epitaxy (MBE) grown GaN nanowires or metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) grown GaN microwires.Three device architectures are explored, namely a piezogenerator with a rigid matrix, with a flexible matrix and a fully flexible device. Two home-made mechanical excitation set-ups are used to characterize the generators. In particular, tapping mode and continuous compression deformations are applied to explore the devices’ electrical performance in a large frequency range (from 1 Hz to 3 kHz). Based on these extensive experimental investigations, a panoramic summary of the generator transient behavior under various deformation conditions are made. A Schottky diode design and different versions of capacitive design for the piezogeneration are compared, and their equivalent electrical circuits are proposed. The piezogenerators’ working mechanisms are further validated by experimental investigations.Finally, a process to fabricate fully flexible generators and sensors is developed and these flexible devices are extensively characterized. In particular, a flexible device composed of a matrix ofactive pixels is demonstrated.For the MBE nanowire-based piezogenerators on a rigid substrate, the best recorded average power output density reaches 22.1 mW/cm3. For the MOCVD microwire based flexible generators, the best recorded average power output density attains 16.5 μW/cm3. The flexible devices show a good sensitivity to ambient vibrations and respond stably to finger tapping deformations. An average energy of about 100 pJ can be delivered by the flexible device under one finger tapping gesture.

Les nitrures d’éléments III (III-N) sont des matériaux prometteurs pour la réalisation de dispositifs intersousbandes (ISB) : leur discontinuité de potentiel élevée en bande de conduction (1.75 eV) leur permet de couvrir une grande gamme de longueur d’onde du proche infrarouge jusqu’au Térahertz (THz), et enfin l’énergie élevée de phonon optique (90meV) laisse entrevoir la possibilité de réaliser des sources émettant dans le THz tout en fonctionnant à température ambiante. Mes travaux portent sur les détecteurs à cascade quantique (QCD) et sur les lasers à cascade quantique (QCL) à base de III-N fonctionnant dans le THz.Dans un premier temps, j’expose les concepts, la réalisation et la caractérisation de plusieurs détecteurs à cascade quantique (QCDs) à base de nitrures (AlGaN/GaN) fonctionnant dans le proche IR entre 1 et 2 µm.. Ensuite, je propose la conception de dispositifs devant fonctionner dans le THz. Je commence par décrire les difficultés inhérentes à l’obtention de transitions ISB dans la gamme THz dans les puits de nitrures polaires et je propose une approche pour les contourner. Je détaille après la conception de QCDs devant fonctionner à 5 et 6 THz. Puis, je propose une structure de QCL devant émettre à 2.5 THz.En parallèle, j’ai aussi travaillé sur les oxydes d’éléments VI (II-VI). Ces matériaux possèdent les mêmes avantages que les nitrures d’éléments III. J’ai caractérisé une série d’échantillons épitaxiés contenant des puits de ZnO/ZnMgO. Les mesures attestent de la présence d’une transition ISB et m’ont permis de donner une estimation de la discontinuité en bande de conduction, valeur jusque-là très mal connue. / Nitrides are promising materials for producing intersubband devices (ISB): their high potential discontinuity in conduction band (1.75 eV) allows them to cover a wide wavelength range from near infrared to terahertz (THz), and finally the high energy optical phonon (90 meV) suggests the possibility of producing sources emitting THz while operating at room temperature. My research focuses on quantum cascade detector (QCD) and quantum cascade lasers (QCL) based on III-N operating in the THz.First, I outline the concepts, realization and characterization of several quantum cascade detectors (QCDs) based on nitrides (AlGaN / GaN) operating in near infrared between 1 and 2 microns. Then, I propose design of devices working in the THz range: I describe difficulties inherent in getting ISB transitions in THz fields in polar nitride quantum well. I detail the design of QCDs operating at 5 and 6 THz. Then I worked on QCL operating at 2.5 THz.In parallel, I also worked on VI elements oxides (II-VI). These materials have the same benefits as III nitrides. I characterized a series of samples containing quantum wells ZnO / ZnMgO. Measurements show the presence of ISB transitions and allow me to provide an estimation of the conduction band offset, which value was not well known prior to this work.

Mastitis is the most common disease affecting Swedish milk cows. Automatic image classification can be useful for quickly classifying the bacteria causing this inflammation, in turn making it possible to start treatment more quickly. However, training an automatic classifier relies on the availability of data. Data collection can be a slow process, and GANs are a promising way to generate synthetic data to add plausible samples to an existing data set. The purpose of this thesis is to explore the usefulness of GANs for generating images of bacteria. This was done through researching existing literature on the subject, implementing a GAN, and evaluating the generated images. A cGAN capable of generating class-specific bacteria was implemented and improvements upon it made. The images generated by the cGAN were evaluated using visual examination, rapid scene categorization, and an expert interview regarding the generated images. While the cGAN was able to replicate certain features in the real images, it fails in crucial aspects such as symmetry and detail. It is possible that other GAN variants may be better suited to the task. Lastly, the results highlight the challenges of evaluating GANs with current evaluation methods.

Malgré les rapides progrès technologiques dans les nitrures, les propriétés intrinsèques des alliages de nitrures et les processus physiques qui gouvernent la physique de ces dispositifs sont encore mal connus. Au cours de mon travail de thèse, de nouvelles approches expérimentales et théoriques ont été développées pour aborder l’étude des mécanismes microscopiques qui gouvernent les propriétés électroniques des dispositifs à base de nitrures semi-conducteurs. Une nouvelle technique expérimentale permettant de mesurer directement la distribution en énergie des électrons de conduction d’une LED en fonctionnement est explorée. Cette approche permet l’observation directe de populations d’électrons chauds excités dans le dispositif optoélectronique sous injection électrique et émis dans l’ultravide. Une théorie récente de la localisation dans les systèmes désordonnés est appliquée aux matériaux et dispositifs optoélectroniques à base de nitrures. Cette méthode permet pour la première fois la détermination du paysage de localisation induit par le désordre d’alliage sans résoudre l’équation de Schrödinger. Expérimentalement, une signature claire du désordre d’alliage est observée par des mesures de spectroscopie de photocourant dans des puits quantiques d’InGaN sous forme d’une queue d’Urbach pour des excitations d’énergie inférieure à la largeur de la bande interdite. Ceci permet de définir une énergie caractéristique du désordre qui est en excellent accord avec les prédictions fournies par la nouvelle théorie de la localisation. / In spite of the rapid technological progress in nitrides, the intrinsic properties of nitride alloys and the physics of III-N devices are still not well understood. In the course of my thesis work, novel experimental and theoretical approaches to tackle the study of the microscopic mechanisms governing the electronic properties of nitride semiconductors have been developed. A new experimental technique allowing to directly measure the energy distribution of conduction electrons of an operating LED is explored. This approach allows the direct observation of hot electron populations excited in the optoelectronic device under electrical operation and emitted in ultra-high vacuum. A recent theory of localization in disordered systems is applied to nitride materials and optoelectronic devices. This method allows for the first time the determination of the localization landscape induced by alloy disorder without resorting to the Schrödinger equation. Experimentally, a clear signature of alloy disorder is observed by biased photocurrent spectroscopy of InGaN quantum wells in the form of an Urbach tail for below-gap excitation and is found to be in excellent agreement with the predictions given by the novel localization theory.

L'amélioration de la compacité et du rendement des convertisseurs à découpage est une problématique centrale en électronique de puissance; elle l'est encore plus à bord des satellites où chaque gramme et chaque watt comptent. Chacun des nombreux émetteurs et récepteurs radiofréquence qui équipent les satellites de télécommunication a besoin d'être alimenté par diverses tensions, converties de façon isolée à partir du bus principal de distribution de puissance. En raison des lourdes contraintes thermiques, de fiabilité et de résistance aux radiations qui pèsent sur les composants électroniques dans les applications spatiales, les degrés de liberté pour améliorer les alimentations sont restreints, en tout cas avec les technologies actuelles de semiconducteurs qualifiés (couteuses et très en retrait des performances de l'état de l'art). La commercialisation assez récente de transistors de puissance en nitrure de gallium (GaN) à canal normalement bloqué, présentant des caractéristiques électriques supérieures à celles des meilleurs MOSFET de puissance en silicium, est prometteuse sur ce point. En effet leur robustesse intrinsèque aux radiations semble permettre leur emploi dans des convertisseurs spatiaux. Le but de ce travail est l'évaluation des apports possibles de cette technologie dans la réalisation d'alimentations DC/DC isolées pour des équipements typiques des charges utiles des satellites de télécommunication. Le fonctionnement à des fréquences de découpage plus élevées avec ces composants plus performants doit, au premier abord, réduire l'encombrement des convertisseurs à rendement égal (voire meilleur) tout en continuant à respecter le cahier des charges spécifique à chaque application. La pertinence de cette hypothèse et l'architecture de mise en œuvre la plus adéquate ont été explorées pour l'alimentation faible puissance d'un récepteur RF, avec réalisation et comparaison de plusieurs maquettes de démonstration. Afin d'aborder des convertisseurs de plus fortes puissances, une étude théorique et expérimentale des pertes par commutation dans les jambes de pont de transistors GaN a été menée. Un programme de calcul de performances a été développé en Python et mis en œuvre pour identifier l'optimum global du dimensionnement d'un convertisseur Dual Active Bridge destiné à l'alimentation d'un amplificateur RF de puissance (250 W DC). Une maquette prototype a été réalisée et a démontré l'intérêt de la topologie et des composants GaN dans cette application, tout en mettant en évidence la prédominance des pertes haute fréquence des composants magnétiques parmi les pertes totales du convertisseur. Ce dernier point s'avère finalement être la principale limitation de l'approche, précieuse pour l'ingénierie, de dimensionnement optimal par le calcul : les modèles actuellement existants d'estimation des pertes dans les éléments magnétiques se révèlent insatisfaisants pour prédire les performances de ce type de convertisseur. / Improving the compactness and efficiency of switching converters is a central issue in power electronics; even more so in satellites where every gram and every watt counts. Each of the many radio-frequency emitters and receivers onboard telecommunications satellites need to be powered by various voltages, converted in an isolated way from the main power distribution bus. Due to the strong thermal, reliability and radiation hardness constraints applying to electronic components in space applications, available degrees of freedom for improvement of power supplies are limited - at least with current qualified semiconductor technologies (which are both expensive and far behind state-of-the-art performance). The recent commercialization of gallium nitride (GaN) normally-off power transistors, having superior electrical characteristics compared to the best silicon power MOSFET, is promising on that regard. Indeed, their intrinsic radiation hardness seems to allow their use in space-grade converters. The aim of this work is the evaluation of how this technology can help improve the design of isolated DC/DC power supplies for typical hardware units of telecommunications satellite payloads. Operation at higher switching frequencies with these better performing components should, in principle, reduce converters' footprint while keeping the same (or better) efficiency level and still obeying each application's specific requirements. The accuracy of this hypothesis as well as the most adequate implementation architecture have been explored for the low power supply of a RF receiver, including realization and comparison of several demonstration boards. In order to approach higher power converters, a theoretical and experiment study of switching losses in GaN transistor bridge legs has been performed. A performance computation software has been developed in Python and used to identify the global optimum of the design of a Dual Active Bridge converter for a power RF amplifier (250 W DC). A prototype board has been built and demonstrated the interest of both the topology and GaN devices in this application, while clearly showing that high-frequency losses in magnetic components dominate total converter loss. This last issue happens to be the main limitation of the approach - precious to the engineer - of optimum design by computation: currently existing models for power loss estimation in magnetic elements are not satisfactory to predict performances of this type of converter.

Recently, machine learning models such as Generative Adversarial Networks and Autoencoders have received significant attention from the research community. In fact, researchers have produced novel ways for using this technology in the space of image manipulation for cross-domain image-to-image transformations, upsampling, style imprinting, human facial editing, and computed tomography correction. Previous work primarily focuses on transformations where the output inherits the same skeletal outline as the input image. This work proposes a novel framework, called BrandGAN, that tackles image correction for hand-drawn images. One of this problem’s novelties is that it requires the skeletal outline of the input image to be manipulated and adjusted to look more like a target reference while retaining key visual features that were included intentionally by its creator. GANs, when trained on a dataset, are capable of producing a large variety of novel images derived from a combination of visual features from the original dataset. StyleGAN is a model that iterated on the concept of GANs and was able to produce high-fidelity images such as human faces and cars. StyleGAN includes a process called projection that finds an encoding of an input image capable of producing a visually similar image. Projection in StyleGAN demonstrated the model’s ability to represent real images that were not a part of its training dataset. StyleGAN encodings are vectors that represent features of an image. Encodings can be combined to merge or manipulate features of distinct images. In BrandGAN, we tackle image correction by leveraging StyleGAN’s projection and encoding vector feature manipulation. We present a modified version of projection to find an encoding representation of hand-drawn images. We propose a novel GAN indexing technique, called GANdex, capable of finding encodings of novel images derived from the original dataset that share visual similarities with the input image. Finally, with vector feature manipulation, we combine the GANdex vector’s features with the input image’s projection to produce the final image-corrected output. Combining the vectors results in adjusting the input imperfections to resemble the original dataset’s structure while retaining novel features from the raw input image. We evaluate seventy-five hand-drawn images collected through a study with fifteen participants using objective and subjective measures. BrandGAN reduced the Fréchet inception distance from 193 to 161 and the Kernel-Inception distance from 0.048 to 0.026 when comparing the hand-drawn and BrandGAN output images to the reference design dataset. A blinded experiment showed that the average participant could identify 4.33 out of 5 images as their own when presented with a visually similar control image. We included a survey that collected opinion scores ranging from one or “strongly disagree” to five or “strongly agree.” The average participant answered 4.32 for the retention of detail, 4.25 for the output’s professionalism, and 4.57 for their preference of using the BrandGAN output over their own.

Electronics are normally designed to operate at temperatures less than 125 oC. For high temperature applications, the use of those normal electronics becomes challenging and sometimes impractical. Conventionally, many industries tried to push the maximum operating temperature of electronics by either using passive/active cooling systems or tolerating degraded performance. Recently, there has been a demand for more robust electronics that can operate at higher temperature without sacrificing the performance or the use of any weighty, power hungry, complex cooling systems. One of the major industries that need electronics operating at high temperature is the oil and gas industry. Electronics have been used within the field in many areas, such as well logging downhole telemetry systems, power networks, sensors, and actuators. In the past, the industry has managed to use the existing electronics at temperatures up to 150 oC. However, declining reserves of easily accessible natural resources have motivated the oil and gas industry to drill deeper. The main challenge at deep wells for downhole electronics is the high temperatures as the pressures are handled mechanically. The temperature in deep basins can exceed 210 oC. In addition, existing well logging telemetry systems achieve low data transmission rates of less than 2.0 Mbps at depth of 7.0 Km which do not meet the growing demand for higher data rates due to higher resolution sensors, faster logging speeds, and additional tools available for a single wireline cable. The main issues limiting the speed of the systems are the bandwidth of multi-conductor copper cable and the low speed communication system connecting the tools with the telemetry modem. The next generation of the well logging telemetry system replaces the multi-conductor wireline between the surface and the downhole with an optical fiber cable and uses a coaxial cable to connect tools with the optical node in downhole to meet the growing needs for higher data rates. However, the downhole communication system between the tools and the optical modulator remains the bottleneck for the system. The downhole system is required to provide full duplex and simultaneous communications between multiple downhole tools and the surface with high data rates and able to operate reliably at temperatures up to 230 oC. In this dissertation, a downhole communication system based on radio frequency (RF) transmission is investigated. The major contributions of our research lie in five areas. First, we proposed and designed a downhole communication system that employs RF systems to provide high speed communications between the downhole tools and the surface. The system supports up to six tools and utilizes frequency division multiple access to provide full duplex and simultaneous communications between downhole tools and the surface data acquisition system. The system achieves 20 Mbps per tool for uplink and 6 Mbps per tool for downlink with bit error rate (BER) less than 10-6. Second, a RF front-end of transceiver operating at ambient temperatures up to 230 oC is designed and prototyped using Gallium Nitride (GaN) high electron mobility transistor (HEMT) devices. Measurement results of the transceiver's front end are reported in this dissertation. To our knowledge, this is the first RF transceiver that operates at this high temperature. Third, current-voltage and S-parameters characterizations of the GaN HEMT at ambient temperatures of 250 oC are conducted. An analytic model that accurately predicts the behavior of the drain-source resistor (RDS) of the GaN transistor at temperature up to 250 oC is developed based on these characterizations. The model is verified by the analysis and the performance of the resistive mixer. Fourth, a passive upconversion mixer operating at temperatures of 250 oC is designed and prototyped. The designed mixer has conversion loss (CL) of 6.5 dB at 25 oC under local oscillator (LO) power of 2.5 dBm and less than 0.75 dB CL variation at 250 oC under the optimum biasing condition. Fifth, an active downconversion mixer operating at temperatures up to 250 oC is designed and prototyped. The proposed mixer adopts a common source topology for a reliable thermal connection to the transistor source plate. The designed active mixer has conversion gain (CG) of 12 dB at 25 oC under LO power of 2.5 dBm and less than 3.0 dB CG variation at 250 oC. Finally, a novel high temperature negative adaptive bias voltage circuit for a GaN based RF block is proposed. The proposed design comprises an oscillator, voltage doubler, and temperature dependent bias controller. The voltage offset and temperature coefficient of the generated bias voltage can be adjusted by the bias controller to match the optimum biasing voltage required by a RF building block. The bias controller is designed using a Silicon Carbide (SiC) bipolar junction transistor. / PHD

Denna studie fördjupar sig i effektiviteten av generativa modeller, nämligen Variational Autoencoders (VAEs), Diffusion Models (DMs) och Generative Adversarial Networks (GANs), i bildkomprimering. Forskningen fokuserar på att utvärdera dessa modeller utifrån deras förmåga att komprimera bilder med bibehållen visuell trohet. Utvärderingsmått som Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) och Bits Per Pixel (bpp) används för att bedöma modellernas prestanda. Genom en jämförelse av olika tillvägagångssätt och förtränade modeller identifierades en praktisk och effektiv metod för bildkomprimering som belyste potentialen hos generativa modeller inom detta område. Metoden som användes var att låta modellerna komprimera en uppsättning av fem bilder från kodak-dataset, de komprimerade bilderna var desamma längs alla modeller. De rekonstruerade bilderna analyserades sedan genom att mäta deras Peak signal-to-noise ratio (PSNR) och värdet för bitar per pixel (BPP) för varje modell. Resultaten visar att VAE tenderar att ge bättre återgivningsbilder med ett PSNR-medelvärde 37 jämfört med GAN(28) och DM(30) medan GAN:er minskar bildstorleken mest med och ett medelvärde på 0,2 bitar per pixel jämfört med 0,7 för DM och 0,9 för VAE. / This study delves into the effectiveness of generative models, namely Variational Autoencoders (VAEs), Diffusion Models (DMs) and Generative Adversarial Networks (GANs), in image compression. The research focuses on evaluating these models based on their ability to compress images while maintaining visual fidelity. Evaluation metrics such as the Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) and Bits Per Pixel (bpp) are utilized to assess the performance of the models. Through a comparison of different approaches and pre-trained models, a practical and efficient method for image compression was identified, shedding light on the potential of generative models in this domain. The method used was letting the models compress a set of five images from the kodak dataset, the images compressed were the same along all models. The reconstructed images were then analyzed by measuring their their Peak signalto-noise ratio(PSNR) and the bits per pixel(BPP) value of each model. The results show that the VAE tends to give better fidelity images with a PSNR average value 37 compared to GAN(28) and DM(30) while GANs reduce the image size the most with and average value of 0.2 bits per pixel compared with 0.7 for DM and 0.9 for VAE.

Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die Herstellung ultradünner epitaktischer Galliumnitrid-Schichten auf einem Siliziumkarbid-Substrat mit dem Verfahren der ionenstrahlgestützten Molekularstrahlepitaxie. Für die Analyse der Oberflächentopographie der Galliumnitrid-Schichten direkt nach der Abscheidung – ohne Unterbrechung der Ultrahochvakuum-Bedingungen – wurde ein Rastersondenmikroskop in die Anlage integriert. Als weitere Hauptanalysenmethode wurde die Reflexionsbeugung hochenergetischer Elektronen zur Bestimmung der Oberflächenstrukturen in situ während der Schichtabscheidung eingesetzt. Weiterhin wurden die Galliumnitrid-Schichten hinsichtlich ihrer strukturellen Eigenschaften mittels Röntgenstrahl-Diffraktometrie, Röntgen-Photoelektronenspektroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie ex situ charakterisiert. Wesentliches Ziel dieser Arbeit war die Herausstellung des Einflusses maßgeblicher Abscheidungsparameter (vor allem Substrattemperatur und Gallium-Depositionsrate) auf die Schichteigenschaften sowie die Optimierung dieser Wachstumsparameter. Besonderes Augenmerk lag auf der Untersuchung der Auswirkungen des Stickstoffion-zu-Galliumatom-Verhältnisses und des Einflusses der niederenergetischen Ionenbestrahlung auf das Galliumnitrid-Schichtwachstum im Frühstadium. Dies betrifft hauptsächlich den Wachstumsmodus (zwei- oder dreidimensional) und die Bildung der hexagonalen oder der kubischen Phase.