Optimisation d'un procédé de dépôt plasma micro-onde pour l'élaboration de substrats de diamant fortement dopés au bore
Auteur / Autrice : | Amine Boussadi |
Direction : | Jocelyn Achard, Alix Gicquel |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Genies des procédés |
Date : | Soutenance le 22/09/2016 |
Etablissement(s) : | Sorbonne Paris Cité |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement de préparation : Université Sorbonne Paris Nord (Bobigny, Villetaneuse, Seine-Saint-Denis ; 1970-....) |
Laboratoire : Laboratoire des Propriétés Mécaniques et Thermodynamiques des Matériaux (....-2010) | |
Jury : | Président / Présidente : Gilles Cartry |
Examinateurs / Examinatrices : Michel Amiet, Alexandre Tallaire | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Chaussende, Samuel Saada |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
L’objectif principal de ce travail de thèse a été l’optimisation des conditions de croissance du diamant dans un réacteur MPACVD afin d’une part, obtenir des films de diamant monocristallin à faible densité de dislocations, condition sine qua none pour une utilisation dans le domaine de l’électronique de puissance et, d’autre part, synthétiser des films épais (>100 μm) de diamant monocristallin intrinsèque et fortement dopés au bore sur substrats orientés (111), orientation cristalline connue pour favoriser la formation de macles. Dans une première partie, nous avons développé un procédé d’infléchissement et de confinement desdislocations en utilisant des substrats en forme de pyramide orientés (100) et en déterminant des conditions de croissance bien particulières. Cette étude innovante et originale a permis de lever plusieurs verrous scientifiques et technologiques qui ouvrent la voie à la réalisation de films de diamant monocristallin à faible densité de défauts. Dans une deuxième partie, l’effetdes différents paramètres de croissance a été étudié, afin d’optimiser notre procédé de croissance sur orientation (111). Il a ainsi été mis en évidence l’existence d’une fenêtre de couple pression/puissance micro-onde, température et concentration en méthane qui permettent d’assurer un bon compromis entre qualité cristalline et vitesse de croissance, permettant la synthèse de films épais de diamant fortement dopé au bore sur cette orientation ouvrant ainsi la possibilité de combiner l’efficacité de dopage de type n et la réalisation de composants bipolaires verticaux pour des applications en électronique haute tension-hautetempérature.