Etude de la croisssance CVD des films minces de 3C-SiC et élaboration du cantilever AFM en 3C-SiC avec pointe Si intégrée

par Sai Jiao

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Daniel Alquier.

Le président du jury était Christian Loppacher.

Le jury était composé de Jean-François Michaud, Marc Portail.

Les rapporteurs étaient Sebastien Gauthier, Konstantinos Zekentes.


  • Résumé

    Parmi les polytypes les plus connus du carbure de silicium (SiC), le polytype cubique (3C-SiC), est le seul qui peut croitre sur des substrats silicium. L’hétérostructure 3C-SiC/Si est intéressante non seulement pour son faible coût de production mais aussi pour la conception de Systèmes Micro-Electro-Mécaniques (« MEMS »). La valeur élevée du module de Young du 3C-SiC, comparé à celui du silicium, permettrait à des cantilevers submicroniques, fabriqués à partir de films minces de 3C-SiC, de vibrer à ultra-hautes fréquences (>100MHz). Cette haute fréquence de résonance est la clé pour obtenir un système AFM non-contact ultra-sensible et rapide. Cependant, il n’existe pas de cantilever en SiC disponible sur le marché en raison de la difficulté à élaborer des films minces de 3C-SiC de bonne qualité, la technique de synthèse la plus utilisée étant le Dépôt Chimique en phase Vapeur (CVD). La raison première de cette difficulté à obtenir un matériau de bonne qualité réside essentiellement dans l’important désaccord de maille et la différence de dilatation thermique entre le 3C-SiC et Si qui génèrent des défauts cristallins à l’interface et jusqu’à la surface du film de 3C-SiC, la zone la plus défectueuse se localisant auprès de l’interface…….

  • Titre traduit

    Study of the CVD growth of 3C-SiC thin films and fabrication of 3C-SiC based AFM centilever with integrated Si type


  • Résumé

    Among aIl the well known polytypes ofihe silicon carbide (SiC), the cubic polytype (3C-SiC) is the only one that min be grown on silicon substrates. This heterostructure 3C SiC/Si ta interesting not only for its low production cost but also for the design of tise Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). The high value ofthe Young’s modulis the 3C-SiC, compared to the silicon, allows submicronic cantilevers, fabrmcated from tIse 3C-SiC thin filins, to resonate at ultra-high frequency (>100MHz). The high resonant frequency is the key to obtain s fast, ultra-sensitive non-contact AFM systein.However, there isn’t any SiC cantilevers available on the market because of the difficulty to elaborate gond quality 3C-SiC thin films, with tIse Chemical Vapor Deposition (CVD) technique being tIse most frequently used synthesis technology. Tise first reason of tIse difficulty with the CVD technology to obtain gond quality thin film rests essentially in the important lattice mismatch and the difference in thermal expansion coefficient existing between 3C SiC and Si which generate crystalline defects at the interface and propagating tilI the 3C-SiC filin surface, with the inost defective zone localizing near the interface…….


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