Ce travail est consacré à l'étude des phénomènes physiques dans les composants à base d'alliage SiGe en présence de fort champ électrique donc mettant en jeu des porteurs très énergétiques susceptibles d'induire de l'ionisation par choc. A l'aide d'une méthode k.p à 30 bandes, nous avons modélisé les structures électroniques complètes du Si, du Ge et des alliages Si1-xGex massifs et contraints sur une large gamme d'énergie (11 eV autour de la bande interdite) avec une très grande précision sur les paramètres de Luttinger ou les masses effectives. Associée au formalisme de la fonction enveloppe, cette méthode nous a fourni les relations de dispersion des sous-bandes en bande de valence et de conduction de puits quantiques à base d'alliages SiGe. Pour intégrer les structures électroniques dans la simulation du transport, nous avons calculé les densités d'états pour des structures électroniques 3D et 2D. Nous avons aussi obtenu les masses de densité d'états en fonction de la température dans les alliages SiGe massifs et contraints sur Si. Le chapitre 4 est consacré à l'étude du transport dans les alliages SiGe à partir d'une résolution déterministe de l'équation de Boltzmann. A l'aide des masses de densité d'états, nous avons calculé les mobilités moyennes des trous dans le SiGe. A partir de la simulation du transport à fort champ électrique des électrons dans le Si contraint sur SiGe et des trous dans le Ge contraint sur SiGe, nous avons obtenu les coefficients d'ionisation par choc dans ces matériaux. Des mesures d'électroluminescence réalisées sur des HFET à base d'alliages SiGe ont permis de remonter à quelques propriétés de l'ionisation par choc dans ces composants.

This thesis describes the design, fabrication and characterization of AlGaN/GaN Heterostructure Field E ect Transistors (HFETs) grown by a Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on sapphire substrates. The objective of this research is to develop AlGaN/GaN power devices with high breakdown voltage (greater than 1 kV) and low turn-on resistance. Various characteristics such as current drive (Idss), transconductance (gm) and threshold voltage (Vth) have also been measured and the results have been discussed. Two major challenges with the development of high breakdown voltage AlGaN/GaN HFETs in the past have been high material defect density and non-optimized fabrication technologies which gives rise to bu er leakage and surface leakage, respectively. In this thesis, mesa isolation, ohmic and gate metal contacts, and passivation techniques, have been discussed to improve the performance of these power transistors in terms of low contact resistance and low gate leakage. The relationship between breakdown voltage and Rds(ON)A with respect to the gate-drain length (Lgd) is also discussed. First, unit cell devices were designed (two-fingered cells with Wg = 100, 300, 400 m) and characterized, and then they were extended to form large area devices (upto Wg = 40 mm). The design goals were classied into three parts: - High Breakdown Voltage: This was achieved by designing devices with variations in Lgd, - Low turn-on resistance: This was achieved by optimizing the annealing temperatures as well as incorporating additional thick metal pads, as well as optimizing the passivation etch recipe, - Low Gate Leakage: The gate leakage was reduced signicantly by using a gate metal with a larger barrier height. All devices with Lgd larger than 10 m exhibited excellent breakdown voltage characteristics of over 800 V, and it progressed as the Lgd increased. The turn-on resistance was also reduced signicantly below 20 m-cm2, for devices with Lgd = 15, 25, and 20 m. The gate leakage was measured for all devices upto 200 V, and was in the range of 10-100 nA, which is one of the best values reported for multi-ngered devices with Lgd in the range of 2.4-5 mm. Some of the key challenges faced in fabrication were determining a better gate metal layer to reduce gate leakage, optimizing the passivation via etch recipe, and reducing surface leakage.

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