Composants sur supports FLEXIbles de la filière GaN – FLEXIGAN

Depuis quelques années, nous assistons à l'essor d'une nouvelle filière d'électronique basée sur des supports conformables. De nombreuses applications difficilement atteignables par l'électronique classique sont visées, c’est notamment le cas des tags RFID, des capteurs mobiles, des écrans flexibles...

Dans ce contexte, l’activité proposée dans le projet FLEXIGAN consiste à apporter des avancées majeures dans le domaine de l’électronique flexible.
L'objectif du projet est d'obtenir d'une part des transistors GaN (HEMTs) flexibles délivrant 2W/mm en bande X et d’autre part des LEDs InGaN-GaN flexibles avec une efficacité quantique externe de 5%. Le matériau GaN est un très bon candidat pour atteindre ces performances.

Le premier objectif est de fabriquer dans le futur des TAGs de puissance autonomes longue portée à base de HEMTs GaN flexibles. Cette stratégie est bien adaptée en comparaison de la filière des matériaux organiques qui souffrent d’une faible mobilité et de la filière « graphène » qui est limitée par des tensions de polarisation faibles. De nombreuses applications peuvent être envisagées, notamment dans le domaine de la logistique pour le suivi et la traçabilité d’objets.

Le second objectif concerne la fabrication de LEDs à base de matériau InGaN/GaN afin de fabriquer des sources de lumière émettant en volume, là ou la technologie OLEDs produit de la lumière en surface, se dégrade à l’air ambiant et nécessite d’être encapsulée.

FLEXIGaN est un programme prospectif dans lequel est réalisé, de manière concertée et intégrée, la convergence entre l’épitaxie, le support flexible et le procédé de fabrication.

L'originalité du projet FLEXIGaN est basée sur des innovations consistant à obtenir une épitaxie résistante aux contraintes mécaniques et un support flexible adapté aux applications de puissance en adéquation avec un procédé technologique de fabrication spécifique.

Afin d’atteindre les objectifs sur support flexible, trois stratégies technologiques seront investiguées.

>>>La première stratégie repose sur l’intégration hétérogène des composants HEMTs et LEDs GaN fabriqués sur substrat rigides et transférés sur support flexible.

>>>La seconde stratégie est similaire à la première, mais une étape de découpe Laser est ajoutée avant le transfert afin d'obtenir des cellules individuelles sur le substrat flexible de manière à limiter les contraintes dans l’épitaxie lors de la déformation du flexible.

>>>La troisième stratégie ne concerne que les LED flexibles. Le process commence avec les étapes de fabrication sur substrat rigide (sur la face n puis sur la face p après une première étape de transfert de l’épitaxie) et se termine par le transfert sur substrat flexible.

Lorsque les résultats sur les premiers dispositifs le permettront, des tests de fiabilité seront réalisés afin de connaitre l’endurance des composants flexibles à des déformations répétées et aux hautes températures.