Le réseau de communication connaîtra d’énormes changements dans les années à venir avec la forte augmentation des données pour les télécommunications mobiles et l’émergence de l’Internet des objets. Les besoins pour répondre à cette demande nécessitent une intégration monolithique des dispositifs pour réduire les coûts et la taille des circuits tout en augmentant leurs fonctionnalités et leurs performances. La gamme de fréquences 1-10 GHz, de grand intérêt pour les télécommunications y compris au-delà de 7 GHz pour la future 6G, nécessite le développement de matériaux de haute qualité cristalline tels que les nitrures pour le développement d’éléments critiques tels que les amplificateurs de puissance. Le ScAlN est actuellement considéré comme le matériau pour la zone de barrière le plus prometteur pour la prochaine génération de HEMTs RF (transistors à haute mobilité électronique) en remplacement des matériaux AlGaN ou AlN en raison de la densité et de la mobilité élevées des porteurs. De plus, le ScAlN épais est actuellement utilisé comme matériau piézoélectrique pour les dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW), même si leurs performances sont actuellement limitées par la qualité cristalline des matériaux pulvérisés. Ces dispositifs pourront donc bénéficier des avantages du ScAlN épitaxié avec une meilleure qualité cristalline, d’autant plus pour un fonctionnement dans la gamme de fréquence 1-10 GHz.

Dans ce contexte, l’ambition du projet TWINS est de démontrer les potentialités du ScAlN épitaxié pour fabriquer des dispositifs RF de haute performance et de donner un aperçu des voies technologiques permettant leur co-intégration monolithique sur le même substrat. Cela permettra le développement d’un oscillateur monolithique, contrôlé par la tension et fonctionnant dans la gamme 1-10GHz, basé sur l’utilisation conjointe de dispositifs SAW et de transistors. La croissance du ScAlN sera faite par épitaxie par jets moléculaires pour obtenir une qualité cristalline élevée. Les dispositifs élémentaires requis pour l’application visée (SAW et transistors) feront l’objet d’un développement technologique sur croissance spécifique. Enfin, la possibilité d’utiliser une épitaxie localisée sera étudiée pour bénéficier de l’optimisation de la structure individuelle sur le même substrat afin de co-intégrer les deux dispositifs.