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Home > Teams > PEMA > Diamond and carbon-based materials

Description

by Alexandre Tallaire - published on , updated on

Cette activité repose sur la synthèse de matériaux carbonés, en particulier les films de diamant, de graphène et les nanotubes de carbone par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. L’objectif final est de parvenir à contrôler finement les caractéristiques de ces matériaux afin de les intégrer dans des dispositifs pour améliorer leurs performances ou créer des fonctionnalités nouvelles.

Various forms of diamond films grown (nano, poly or single crystal)
Various forms of diamond films grown (nano, poly or single crystal)

On distingue plusieurs axes de recherche:

-  Films de diamant monocristallins dopés bore (type p) pour l’électronique de puissance : il s’agit de mettre à profit les caractéristiques exceptionnelles de ce matériau, notamment son excellente conductivité thermique et son champ de claquage afin de réaliser une nouvelle génération de composants capables de fonctionner à très haute puissance électrique (15 kV, 100 A) avec un minimum de pertes. Le dispositif démonstrateur phare est la diode Schottky verticale p+/p- que nous cherchons à mettre au point. (Plus d’infos)
Collaborations : GEMaC, Néel, CEA-LIST, Univ. Glasgow
Jocelyn Achard

Single crystal CVD diamonds with an increasing boron doping
Single crystal CVD diamonds with an increasing boron doping

- Films de diamant monocristallins contenant des centres luminescents : les défauts tels que les complexes azote-lacune dits NV permettent d’envisager de formidables applications dans les technologies quantiques (traitement de l’information, capteurs, cryptographie...). En effet il est possible de manipuler optiquement leur état de spin avec des temps de cohérence très longs pour un système solide à température ambiante. Nous essayons d’optimiser la qualité du matériau, la densité et localisation spatiale des centres luminescents pour ces applications (Plus d’infos)
Collaboration: Thales, Lab. Aimé Cotton, Lab. Charles Coulomb, Lab. Pierre Aigrain, Univ. Basel
Alexandre Tallaire

Stack of several nitrogen doped CVD layers emitting in red and schematics of an NV centre
Stack of several nitrogen doped CVD layers emitting in red and schematics of an NV centre

- Croissance de films nanocristallins de diamant sur de grandes surfaces (4") et à basse température (< 200°C) : Nous développons un nouveau procédé de dépôt de couches minces au moyen d’un réacteur plasma micro-onde innovant à antennes distribuées. Il permet d’envisager de revêtir des substrats sensibles et d’améliorer ainsi sensiblement les propriétés thermiques, mécaniques ou électriques de ces matériaux.
(Plus d’infos)
Collaboration : LPSC, NeoCoat
Fabien Bénédic

Nanocrystalline diamond grown by ditributed antenna array reactor
Nanocrystalline diamond grown by ditributed antenna array reactor

- Croissance de couches de graphène et de nanotubes de carbone
Collaboration :
Samir Farhat

- Procédés de microfabrication et structuration de couches carbonées: Cette approche s’appuie sur les équipements disponibles dans la salle blanche de l’université Paris 13 (lithographie électronique, pulvérisation cathodique, gravure ICP) afin de réaliser des nanostructures de divers matériaux, en particulier sur les couches de diamant. Celles-ci peuvent être utilisées pour la réalisation de composants électroniques (mésa, contact métalliques etc.) ou photoniques (micropiliers avec des centres NV par exemple).
(Plus d’infos)
Collaboration: GEMaC, Néel, LPL, Univ. Basel
Vianney Mille

Etching of diamond micropilars and overgrowth with localized NV centres
Etching of diamond micropilars and overgrowth with localized NV centres