Les matériaux traditionnels de l'électronique de puissance, tels que le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), atteignent leurs limites en termes de performance, ce qui nécessite la recherche de nouveaux matériaux capables de surmonter ces obstacles. Les semi-conducteurs à large bande interdite, tels que le β-Ga₂O₃ et le nitrure d'aluminium (AlN), offrent des tensions de claquage exceptionnellement élevées, ce qui fait d'eux des candidats idéaux pour la prochaine génération de dispositifs de puissance.

Face à ces défis, des chercheurs de PHELIQS, en collaboration avec le LMGP, l'Institut Néel et le MEM, ont développé une méthode pour élaborer des couches ultra-lisses de nitrure d'aluminium (AlN) sur des substrats de β-Ga₂O₃ en utilisant l'épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma (PAMBE), une technique de dépôt qui fonctionne avec un budget thermique relativement faible [1]. En optimisant le rapport de flux aluminium/azote (Al/N) pendant la croissance, ils ont obtenu des films d'AlN de haute qualité cristalline avec des interfaces nettes et précises. L'interface AlN/β-Ga₂O₃ est positivement chargée, ce qui attire une grande densité d'électrons qui s'accumulent dans le plan de l'interface. Cette forte densité permet aux électrons d'atteindre une mobilité élevée dans ce plan, améliorant ainsi les performances électriques.

Cette découverte ne se résume pas à la croissance de cristaux ; elle représente une percée technologique prête à alimenter le monde moderne. L'amélioration du flux d'électrons peut conduire à :

• Des chargeurs de véhicules électriques plus rapides et plus efficaces
• Une efficacité accrue et une consommation d'énergie réduite dans les systèmes de contrôle des moteurs (par exemple, l'automatisation industrielle, la robotique), permettant de réguler avec précision la vitesse et le couple des moteurs électriques
• Des convertisseurs d'énergie économes en énergie pour les systèmes d'énergie renouvelable

En maîtrisant la croissance de l'AlN sur β-Ga₂O₃, les scientifiques ouvrent la voie à des dispositifs électroniques non seulement plus petits et plus rapides, mais aussi plus écologiques et plus fiables. Les prochaines étapes consistent à explorer de nouvelles conceptions de dispositifs afin d'exploiter pleinement le potentiel de cette technologie. L'objectif ultime ? Une électronique de puissance capable de répondre aux exigences de notre monde rapide et énergivore.