Techniques radiofréquences appliquées à l'étude de couches minces de diamants CVD

par Frédéric Gevrey

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Jean-Gérard Théobald.

Soutenue en 2002

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les diamants synthétiques obtenus en phase vapeur (C. V. D) font partie des matériaux à large bande interdite. Ils sont étudiés dans deux directions ; dopés, ils sont conducteurs et on cherche à en faire des composants électroniques, non dopés on cherche à en faire des détecteurs de radiations. Pour étudier leurs propriétés électriques, plutôt que de s'adresser aux méthodes traditionnelles, on cherche à mettre en œuvre des fréquences élevées (radiofréquences, hyperfréquences), ce qui permet d'éviter les problèmes de contact et dans une certaine mesure de tenue mécanique des échantillons. S'agissant des diamants dopés au bore, on trouve que la conductivité passe par un maximum, lorsqu'on fait croître le taux de dopage. On attribue cet effet à l'apparition d'une phase non diamant. Cette phase est paramagnétique et le spectre RPE correspond à un facteur g qui est celui du graphite. Les spectres Raman confirment l'existence de liaisons sp2. La photoconductivité permet de déterminer le temps de recombinaison, qui lui aussi varie avec le dopage. Les diamants non dopés ne sont pas conducteurs, à moins d'être irradiés par des lampes spectrales. Leur photoconductivité dépend des traitements de surface qui leur sont appliqués de la même façon que les traitements en volume. Nous avons aussi proposé une méthode de mesure de la vitesse du son dans des couches minces, une méthode d'étude de leur rugosité de surface et la mesure de constantes hyperfréquences dans des cavités à mode de galerie. L'étude des résonances de plasma dans les nouvelles jonctions permettra de mesurer directement des concentrations in situ par des procédés sans contact.

  • Titre traduit

    Microwaves technics applied to CVD diamond films


  • Résumé

    Synthetic CVD diamonds are large gap material. They are studied for two purposes. When they are doped, they present electrical conduction, and could be used to build electronic components. When they are not doped, they can be used as radiation detectors. In order to study their electrical properties, we use one hyperfrequency contactless method, rather than usual methods. For boron doped diamonds, conductivity exhibits one maximum versus doping. This can be explained by one less conductivity parasitic phase like graphite. This is proved by Raman spectra and EPR spectra with a g value which is very close to graphite. Photoconductivity allow to measure the recombination time, which also depends on doping. Non doped diamonds have no electrical conduction unless being irradiated with spectral lamps. The photoconductivity depends on surface treatments, and can be related to results on nitrogen doped diamonds. We also propose radiofrequency methods to measure sound velocity, infra red methods to measure the surface rugosity and WGM microwave susceptibility measurements. Plasma resonance in polarized junctions will allow in situ measurements of carrier concentrations.

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Informations

  • Détails : 131 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 129-131

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2002.97
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