Fabrication de dispositifs implantables de Microélectrodes tout SiC pour les neurotechnologies

Synthesis of full SiC microelectrodes for neural interfaces

• Auteur / Autrice : Michalis Gavalas
• Direction : Frédéric Mercier, Konstantinos Zekentes
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE - Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec University of Crete
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés

Mots clés

Mots clés libres

Carbure de silicium

Neurotechnologies

Dispositifs implantables

Cvd

Neurotechnology

Silicon carbide

Implantable devices

Cvd

Résumé

Les lésions du système nerveux central constituent un problème majeur et croissant de santé publique et de société. Environ 5 millions de personnes souffrent d'un handicap neurologique en France. Il est donc crucial de développer des outils efficaces pour le diagnostic, la rééducation et la compensation des déficits consécutifs à des traumatismes ou à des maladies dégénératives du système nerveux central. Les neurotechnologies avancées permettent aujourd'hui d'enregistrer le système nerveux central soit in vitro ou in vivo avec des réseaux très denses de microélectrodes (MEAs) implantées. Le carbure de silicium est proposé comme matériau unique pour le développement de ces microélectrodes, afin d'augmenter leur durée de vie. En effet, SiC est un semiconducteur biocompatible, et flexible pour des petites épaisseurs (<15 microns). SiC présente également l'avantage d'être conducteur ou isolant selon sa structure cristalline (poly ou mono)- amorphe , et son dopage. Le projet de thèse vise à élaborer des empilements adaptés entièrement composés de SiC sous différentes structures et dopages, à évaluer leurs caractéristiques électriques et les intégrer dans des dispositifs. La brique technologique visée dans le sujet de thèse est la fabrication de couches minces de poly-SiC dopé ou non par des procédés de dépôt CVD à haute température. Le sujet de thèse visera aussi à comprendre les liens entre les paramètres d'élaboration et les propriétés fonctionnelles adaptées aux critères requis (rugosité, conductivité électrique, contraintes mécaniques) pour l'application.

Central nervous system injuries are a major and growing public health and social problem. Approximately 5 million people in France suffer from a neurological disability. It is therefore crucial to develop effective tools for the diagnosis, rehabilitation and compensation of deficits resulting from trauma or degenerative diseases of the central nervous system. Advanced neurotechnologies allow today to record the central nervous system either in vitro or in vivo with very dense arrays of implanted microelectrodes (MEAs). Silicon carbide has been proposed as a unique material for the development of these microelectrodes in order to increase their lifetime. Indeed, SiC is a biocompatible semiconductor, and flexible for small thicknesses (<15 micrometers). SiC also has the advantage of being conductive or insulating depending on its crystal structure (poly or mono)-amorphous, and its doping. The thesis project aims at elaborating adapted stacks entirely composed of SiC under different structures and doping, to evaluate their electrical characteristics and to integrate them in devices. The technological brick targeted in the thesis subject is the fabrication of thin layers of doped or undoped poly-SiC by CVD processes at high temperature. The thesis topic will also aim at understanding the links between the elaboration parameters and the functional properties adapted to the required criteria (roughness, electrical conductivity, mechanical constraints) for the application.