Members - IEMN

GROUPE DE RECHERCHE : PUISSANCE

GROUPE DE RECHERCHE : PUISSANCE

GROUPE DE RECHERCHE : PUISSANCE

GROUPE DE RECHERCHE : PUISSANCE

Permanent members

Marie LESECQ

Senior lecturer - team leader
+33 (0)3 20 19 78 28
marie.lesecq@univ-lille.fr

Zahia BOUGRIOUA

CNRS researcher
+33 (0)3 20 19 79 20
zahia.bougrioua@u niv-lille.fr

Nicolas DEFRANCE

Senior Lecturer
+33 (0)3 20 19 78 31
nicolas.defrance@univ-lille.fr

Jean-Claude DE JAEGER

Professor Emeritus
+33 (0)3 20 19 78 34
jean-claude.dejaeger@univ-lille.fr

Christophe GAQUIÈRE

Professor
+33 (0)3 20 19 78 29
christophe.gaquiere@univ-lille.fr

Marie LESECQ

Marie LESECQ a obtenu son doctorat en microondes et microtechnologies en 2007 sur l’étude de fonctionnalités actives à base de fils optiques en filière InP pour une application à la commutation optique. Elle est maitre de conférences de l’université de Lille depuis 2010. Elle exerce son activité d’enseignement à l’IUT de Lille et son activité de recherche au sein du groupe Puissance de l’IEMN dont elle est responsable depuis 2021. Ses activités de recherche actuelles portent sur le développement de dispositifs avancés à base de matériaux grand gap pour des applications micro-ondes et de puissance. Les études sont menées dans un domaine à forte dominante technologique selon différentes voies de recherche autour du transistor HEMT GaN avec pour objectif l’amélioration des performances et de la fiabilité des dispositifs en fonctionnement. Plus récemment, ses recherches s’étendent à d’autres activités :

La cointégration de transistors GaN avec d’autres dispositifs pour de nouvelles fonctionnalités (exemple : filtres de télécommunication)
Le développement de diodes Gunn sur GaN pour la génération sub-THz de haute puissance
Le développement de diodes verticales de puissance p-MgNiO/n-AlGa₂O₃

Zahia BOUGRIOUA

Zahia BOUGRIOUA est chargée de recherche CNRS et son expertise porte sur les semi-conducteurs et la thermoélectricité, de l’élaboration à la caractérisation et à la fabrication de dispositifs. Elle a obtenu son doctorat en sciences des matériaux à l’université de Lille en 1994. De 1995 à 2001, elle a travaillé sur les composés III-(As,P) à l’Ecole Polytechnique de Montréal (Ca), puis sur les III-N à large bande interdite à l’IMEC (Be). En 2001, elle a été nommée au CNRS, d’abord au CRHEA (Fr) pour développer des III-N pour des applications transistors et diodes électroluminescentes, puis à l’IEMN, où elle s’est principalement concentrée sur les micro-capteurs et les micro-thermogénérateurs. Depuis 2024, elle participe également au développement technologique des dispositifs à (ultra-)large bande interdite en collaboration avec l’équipe Puissance.

Nicolas DEFRANCE

Nicolas DEFRANCE a obtenu son doctorat en Microélectronique et Nanotechnologies à l’Université de Lille en 2007. Il a ensuite travaillé chez Thalès Alenia Space – Belgique au sein de l’équipe Recherche & Innovation, sur le portage des composants silicium vers des technologies grand-gap. Depuis 2009, il est Maître de Conférences à l’Université de Lille, rattaché à l’Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN). Ses activités de recherche actuelles concernent essentiellement la caractérisation, la modélisation et l’analyse de dispositifs à large bande interdite pour des applications de puissance jusqu’en gamme millimétrique. Il est auteur ou co-auteur de plus d’une centaine de publications dans des revues scientifiques internationales, et a supervisé/encadré une dizaine de thèses de doctorats. Il exerce ses activités d’enseignement à l’Université de Lille (Ecole d’Ingénieurs Polytech Lille) dans le domaine des systèmes embarqués.

Jean-Claude DE JAEGER

Jean-Claude DE JAEGER a rejoint le Groupe Composants Actifs du Centre Hyperfréquences et semiconducteurs (CHS) de l’Université de Lille, Villeneuve d’Ascq, France en 1974. Il a obtenu le doctorat de troisième cycle en 1977 et le doctorat en physique en 1985 tous deux diplômés de l’Université de Lille.

Il était professeur d’électronique à l’université de Lille. De 1990 à 1999, il a dirigé le groupe Dispositifs de simulation physique à l’Institut d’Electronique et de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) de l’Université de Lille. Il a travaillé sur la modélisation physique et l’analyse des transistors à effet de champ III-V pour les applications de puissance et les mélangeurs.

De 1999 à 2020, il a dirigé le groupe de recherche Composants et Dispositifs Microondes de Puissance à l’IEMN travaillant avec de nombreux partenaires industriels et académiques dans différents pays d’Europe et d’Amérique du Nord via des projets nationaux et européens français. Depuis 2020, il est professeur émérite à l’université de Lille. Les recherches en cours et les projets développés ont concerné la simulation, la conception, la fabrication et la mesure de puissance micro-onde HEMT à base de GaAs, InP et principalement GaN, fonctionnant de 3 à 94 GHz ainsi que des dispositifs à base de semiconducteurs à large bande interdite tels que le BN, l’AlN et le diamant. Dans ce cadre, des diodes résonantes à effet tunnel, des photodétecteurs, des convertisseurs, des capteurs, des cantilevers… ont été conçus et fabriqués. D’autres activités concernent les HEMT sur substrat GaN, les transistors reportés sur des substrats à haute conductivité thermique et la surveillance de la température des HEMT AlGaN/GaN en fonctionnement.

Dans le cadre d’une collaboration avec le Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique de Puissance (L2EP) de l’Université de Lille, il travaille également sur l’électronique de puissance à base de semi-conducteur GaN. L’objectif consiste à développer des convertisseurs fonctionnant à haute fréquence dédiés aux applications embarquées.

De 2002 à 2007, il a également été directeur adjoint de Thales Iemn GaN Electronics Research (TIGER), laboratoire commun entre l’IEMN et ALCATEL – THALES III-V Lab, travaillant sur les semi-conducteurs à large bande interdite pour les applications de puissance micro-ondes en bandes S et X.

Il est l’auteur ou le co-auteur d’environ 400 publications et communications.

Christophe GAQUIERE

Christophe GAQUIÈRE a obtenu le doctorat en électronique de l’Université de Lille en 1995. Il est actuellement professeur à l’Université de Lille (Polytech’Lille), et mène ses activités de recherche à l’Institut d’Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN).

Les sujets abordés concernent la conception, la fabrication, la caractérisation et la modélisation des dispositifs HEMT et HBT. Il travaille sur les HEMT GaAs, InP, métamorphiques et est maintenant impliqué dans les activités GaN. Ses activités principales sont les caractérisations micro-ondes (petit et grand signal entre 1 et 500 GHz) afin de corréler les performances micro-ondes avec les paramètres technologiques et topologiques. Aujourd’hui, ses activités concernent principalement l’étude des plasmons électroniques bidimensionnels et des effets de type gunn pour les détecteurs et émetteurs THz à base de GaN (HEMT et SSD), les nanofils AlGaN/GaN pour les applications micro-ondes et les activités MEMS basées également sur le GaN. Il a été responsable de la partie caractérisation micro-ondes du laboratoire commun entre Thales TRT et l’IEMN qui se concentre sur les semi-conducteurs à large bande interdite (GaN, SiC, et Diamant) de 2003 à 2007. Il fait partie du TPC de plusieurs conférences européennes. Il a été responsable de la partie « Silicon millimeter wave advanced technologies » du laboratoire commun entre ST microelectronics et l’IEMN. Il a co-fondé la société MC2-technolgies (95 personnes) dont il est actuellement le directeur général. Christophe Gaquière est l’auteur ou le co-auteur de plus de 150 publications et 300 communications.

Doctorants, post-doctorants, ingénieurs et stagiaires

Jean-Claude BADJI

Doctoral student
jean-claude-joseph.badji@univ-lille.fr

Nagesh BHAT

Post- Doctorant
nagesh.bhat@univ-lille.fr

Maxime BOULAN

Doctoral student

maxime.boulan@univ-lille.fr

Martin DOUBLET

Research Engineer
martin.doublet@univ-lille.fr

Seif EL-WHIBI

Research Engineer
seif.el-whibi@iemn.fr

Jean-Claude BADJI

Jean-Claude BADJI, doctorant 2025-2028

Je suis actuellement doctorant dans l’équipe Puissance de l’IEMN, en cotutelle avec l’Université de Sherbrooke (Laboratoire LN2). Ma thèse porte sur la « Technologie à base de transistor HEMT-GaN pour des circuits MMIC opérant en bande E ».

Les transistors HEMT à base de GaN ont permis d’atteindre des performances élevées grâce aux propriétés physiques, électriques très intéressantes du GaN dépassant largement celles du Si. Cette technologie en promet davantage avec la recherche qui repousse les limites avec une optimisation continuelle du process et donc une amélioration continuelle des performances de ces composants. Ces derniers sont souvent utilisés comme composants de base pour fabriquer des amplificateurs de puissances qui sont essentiels dans la chaine de transmission/réception des systèmes de communications.
La première étape du travail consiste à fabriquer des composants HEMT-GaN à barrière ultra-courte suivi d’une validation via des comparaisons modèle/mesures. Ensuite, une amélioration du process et des performances des composants pourra être faite. Enfin, des amplificateurs (PA et LNA) bande E seront conçus avec les composants obtenus.

Nagesh BHAT

Nagesh BHAT, postdoctoral fellow since 2024

J’effectue un post-doctorat dans le cadre du projet ANR « TWINS : Towards the co-integration of high-frequency devices on epitaxial ScAlN ». L’objectif est de développer des dispositifs RF de haute performance, fonctionnant dans la gamme 1-10 GHz, sur une croissance MBE de ScAlN/GaN. Le démonstrateur visé est un dispositif d’accord de fréquences commandé en tension. Celui-ci est basé sur la co-intégration de dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW – Surface Acoustic Wave) et de transistors à haute mobilité électronique (HEMT – High Electron Mobility Transistor), la modulation de la tension de grille du transistor étant à l’origine de l’accordabilité en fréquence des ondes transmises. Une optimisation individuelle des procédés technologiques de fabrications des SAWs et des HEMTs est requise avant la définition d’un procédé partagé pour leur co-intégration.

Pour les HEMT, il est essentiel d’obtenir des contacts ohmiques à faible résistance
Pour les SAW, il est important d’optimiser les paramètres de conception pour garantir un fonctionnement à la fréquence souhaitée.

Ici, à l’IEMN, je suis particulièrement impliqué en Centrale de Micro Nano Fabrication pour optimiser les étapes de fabrication des HEMTs, notamment en améliorant les contacts ohmiques grâce à des empilements de métaux alliés et pour optimiser les SAWs grâce à la fabrication de transducteurs inter-digités (IDT). Cette optimisation des procédés technologiques de fabrication des dispositifs élémentaires facilitera le développement du procédé partagé sur une épitaxie localisée et l’intégration monolithique des deux dispositifs.

Maxime BOULAN

Maxime BOULAN, doctorant, 2024 – 2027

I'm currently a PhD student in the IEMN Power team, co-directed by the L2EP power electronics laboratory. The subject of my thesis is "Method for designing high-frequency converters using electrothermal models of GaN components".

The emergence of components based on GaN technology is enabling energy conversion systems to be made more efficient. The result is a reduction in volume and weight, as well as an improvement in the energy performance of power converters, all of which are major constraints for embedded systems. As GaN technology is relatively new, many issues such as the management of "trap" phenomena and the behaviour of intrinsic GaN elements are still uncertain when it comes to power converter design.

As part of a collaboration with the Power Electronics team at L2EP, my work as a doctoral student at IEMN involves developing methods for characterising GaN power components (650V - 15A) and determining a reliable high-frequency model using S parameters.

Martin DOUBLET

Martin Doublet, Chercheur contractuel depuis 2023

Since 2023, I have been a contract researcher in the Power group at the IEMN. I'm mainly involved in characterisation work on GaN power components.

L’utilisation des semiconducteurs à large bande permet aux convertisseurs de puissance d’atteindre des performances supérieures, avec une densité de puissance plus élevée, une efficacité accrue et une taille plus compacte. Cependant, la conception optimale de ces convertisseurs implique une connaissance précise du fonctionnement des composants au sein de ces systèmes et ce sur des larges bandes de fréquences. Dans cette optique, mon travail consiste à développer des méthodes de caractérisation non intrusives, et de modéliser des composants de puissance GaN dans l’objectif de concevoir des convertisseurs de puissance HF. Ces travaux de recherches s’effectuent dans le cadre de l’IPCEI-10 regroupant l’IEMN, le L2EP et STMicroelectronics.

Seif EL-WHIBI

Seif El-Whibi, research engineer since 2022

I'm a research engineer in the Power team at the IEMN, specialising in the development of technological processes for manufacturing components for RF power applications.

At present, I am particularly involved in the technological development of HEMTs (High Electron Mobility Transistors) on an emerging barrier material, ScAlN. These new devices will be used for power applications in the millimetre-wave range.

Le ScAlN est actuellement considéré comme le matériau barrière le plus prometteur pour la prochaine génération de transistors RF HEMT, remplaçant ainsi les matériaux de barrière usuels tels que l’AlGaN ou l’AlN en raison de sa forte densité de charge et de la grande mobilité de ses porteurs. La microfabrication des transistors ScAlN/GaN à l’IEMN a montré des résultats électriques très encourageants pour les contacts ohmiques alliés (Ti/Al/Ni/Au), se traduisant par une faible résistance carrée, une mobilité élevée et une densité de charge importante, ainsi qu’une bonne commande de la grille. De plus, une étude sur la passivation par SiN et SiN/SiO₂ by PECVD demonstrated a significant improvement in the current densities obtained. A study of unalloyed ohmic contacts obtained by localised regrowth of highly doped GaN is currently underway.

Yassine FOUZI

Yassine FOUZI, doctoral student, 2022 - 2025

I'm currently a PhD student in the Power team at the IEMN. The subject of my thesis is "Design and characterisation of GaN-based transistors for high-frequency and high-power applications.

Le développement des nouvelles technologies de transistors à haute mobilité électronique (HEMTs – High Mobility Transistors) à base de GaN a démontré des performances importantes en termes de puissance de sortie, de rendement et de linéarité à haute fréquence, faisant de lui le meilleur candidat pour la prochaine génération d’applications en télécommunications, radar et spatiales. La méthode de caractérisation des composants évolue en parallèle de leur développement technologique. Ainsi, la première étape consiste à développer des méthodes innovantes et de nouveaux bancs de mesure pour extraire les performances des composants GaN et caractériser leurs effets parasites, notamment les effets thermiques et de pièges. La seconde étape repose sur la modélisation de ces composants de puissance en bande W, en tenant compte des problématiques spécifiques rencontrées à ces fréquences. Ces modèles seront utilisés pour la conception d’amplificateurs de puissance.

Edouard LEBOUVIER

Edouard LEBOUVIER, research engineer since 2022

I'm a research engineer in the Power team at the IEMN, specialising in the development of technological processes for manufacturing active devices based on wide bandgap semiconductors (GaN).

At present, I am particularly involved in the technological development of planar GaN Gunn diodes for sub-THz power generation.

THz applications are attracting a great deal of international interest because of the number of potential applications, such as high-speed communications and security.

Based on results obtained in previous projects, I am developing a new SSD diode structure on a layer of heavily doped GaN grown on silicon, SiC or FS-GaN substrates.

Esteban MILANESI

Esteban MILANESI, stagiaire BUT, janvier – mai 2025

L’objectif de mon stage est de traiter différents aspects des procédés de passivation des dispositifs HEMTs sur WBG avec le nouvel équipement PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition – Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma) de l’IEMN. Une attention particulière est portée sur les conditions dans lesquelles les passivations sont réalisées. L’étude de la passivation ne se réduit donc pas à un simple dépôt de couche mince de nitrure dans le but d’isoler les dispositifs et de les protéger de l’environnement extérieur (humidité, oxygène, impuretés, …). L’étape de passivation ainsi que la préparation des surfaces et les conditions du procédé peuvent affecter significativement les performances des dispositifs et leur fiabilité. Différentes boucles d’optimisations sont considérées afin de définir les conditions de passivation adéquates pour les performances visées.

Les études portent:

L’impact du traitement chimique pré-dépôt
L’impact des paramètres de dépôt par PECVD : chimique de précurseurs, flux, puissance du plasma, pression, température de dépôt, fréquence RF …
L’impact du traitement thermique post-dépôt

Différentes caractérisations électriques sont effectuées pour identifier les conditions optimales de passivation incluant les traitements pré et post-dépôt en fonction de l’application visée :

Mesures des caractéristiques de l’hétérostructure (mobilité, densité de porteurs, résistance de feuille)
Contrôle du fonctionnement DC des transistors
Contrôle de la tension de seuil des diodes
Mesures de la tension de claquage des transistors (banc de mesures à haute tension jusqu’à 10 kV à l’IEMN