Existing electrical networks are going through a transition and distributed energy resource, if not managed properly, can hinder this transition. Uncontrolled introduction of photovoltaics and electric vehicles in distribution networks would lead to substantial issues such as commitment mismatches, line congestions, voltage deviations, etc. This paper presents the use of a classical approach, mixed integer linear programming optimization, and a novel approach, adaptive multi-agent system, to solve the highlighted distribution side challenges by utilizing electric vehicles' storage capacity. This comparison serves as a great tool to benchmark the performance of the under-development adaptive multi-agent system methodology.

This study focuses on the impact of negative fixed charge, achieved through fluorine (F) implantation, on breakdown voltage (BV) enhancement in vertical GaN Schottky diodes. Several device and implant-related parameters are examined using Synopsys Sentaurus TCAD simulations in order to determine the optimum fixed negative charge concentration required to achieve the highest BV. The simulated structure consisted of a Schottky diode with a box consisting of negative fixed charges to achieve the edge termination of the Schottky device. An empirical equation is proposed to determine the optimum fixed charge concentration for the highest BV based on depth. The simulation also considered implantation profiles derived from SIMS data from an actual device implanted with multi-energy and multi-dose F. It is demonstrated that the BV has a similar dependence on the key parameters like in the box profile. In summary, this work provides valuable insights into optimizing edge termination techniques using negative fixed charge for improved BV in vertical GaN power devices.

In this work, using micro-Raman spectroscopy mapping, we propose a methodology to separate the stress effect from the n-doping effect on A1LO and E2H GaN phonon modes frequency for low n-doped (<1017 cm−3) GaN layers grown on various substrates (GaN, sapphire, and silicon). This methodology shows a linear relation between the two phonon modes, in which the slope corresponds to GaN biaxial stress coefficients ratio KA1LOB/KE2HB and is 0.76 ± 0.01. Our value may act as a useful guideline for selecting or refining KE2HB and KA1LOB values. Samples that are mainly biaxially stressed show good agreement with the linear relation independently of the substrate. As for GaN/GaN samples, the change of slope indicates that layers are predominantly under dislocation-induced stress. However, independently of the substrate, the y-intercept increases with the n-carrier concentration, which provides a qualitive estimation of the net doping.

Étude de l'architecture verticale des dispositifs GaN: Les dispositifs de puissance à base de nitrure de gallium (GaN) sont rapidement apparus comme des technologies prometteuses susceptibles de révolutionner l'électronique de conversion de l'énergie en raison de leur potentiel d'amélioration significative des performances des systèmes électriques. Cette thèse explore le développement de dispositifs verticaux GaN-sur-GaN, qui sont essentiels pour libérer tout le potentiel du GaN visant les applications à haute tension et à haut rendement dans des secteurs tels que les véhicules électriques, les énergies renouvelables et les centres de données. Bien que les dispositifs GaN latéraux soient actuellement utilisés dans plusieurs applications et soient déjà commercialisés, ils sont confrontés à plusieurs limitations. Les dispositifs GaN verticaux offrent une voie d'avenir, mais nécessitent des recherches supplémentaires pour surmonter les difficultés liées à la fabrication et à la qualité des matériaux. Des questions telles que la compréhension des propriétés fondamentales du GaN, la qualité des matériaux, la réalisation des dispositifs, les terminaisons des bords des dispositifs ou les mécanismes de fuite, constituent encore des défis majeurs pour les rendre disponibles sur le marché. Cette thèse détaille les travaux de recherche effectués sur les diodes GaN fabriquées sur des substrats GaN, dans le but de développer des dispositifs verticaux de 1200 V. Elle explore l'optimisation de la structure des dispositifs, les mécanismes de fuite comme la réalisation des dispositifs et l'impact de la qualité des matériaux sur les performances de ces derniers, ouvrant ainsi la voie à de futures avancées dans la technologie GaN verticale.