Diamants : synthèse et fabrication de contacts électriques pour des applications de détection
Auteur / Autrice : | Mary De Feudis |
Direction : | Maurizio Martino, Jocelyn Achard |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique et Sciences des matériaux |
Date : | Soutenance le 30/03/2018 |
Etablissement(s) : | Sorbonne Paris Cité en cotutelle avec Università del Salento |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux / LSPM |
Jury : | Président / Présidente : Denis Dauvergne |
Examinateurs / Examinatrices : Anna Paola Caricato, Vianney Mille, Khaled Hassouni | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Pernot, Samuel Saada |
Mots clés
Résumé
Ce travail de doctorat a été réalisé dans le cadre d'un accord de cotutelle international entre l'Université de Salento (L3, Italie) et l'Université de Paris 13 (LSPM, France). L'objectif principal était la fabrication de contacts ohmiques sur des surfaces de diamant pour des applications telles que les détecteurs et les dispositifs de l’électronique. Les travaux au L3 ont été consacrés à l'étude du processus de graphitisation du diamant induit par laser afin de produire des électrodes de graphite sur des diamants intrinsèques. L'étude se concentre en particulier sur le développement d’un appareil expérimental pour l’écriture laser sur diamant tant sur les aspects matériel que logiciel, et un protocole a ainsi été développé pour la fabrication de contacts graphitiques segmentés sur de larges surfaces de diamant (cm²). Des travaux approfondis de caractérisation ont démontré la transition de phase diamant-graphite et le comportement ohmique pour les contacts électriques avec une résistivité de l'ordre de 10⁻⁵ Ω.m. Des détecteurs tout-carbone ont ainsi été développés et testés avec des faisceaux électroniques et positroniques de 450 MeV. Ils permettent d’ouvrir des perspectives en tant que cible active pour de nouvelles expériences de physique des hautes énergies (PADME) dans le cadre de l’étude de la matière noire. Le travail au LSPM a été consacré au développement d'un protocole permettant d'obtenir des contacts ohmiques sur des films diamant faiblement dopé au bore et terminé oxygène, élaborés par MPACVD. Les procédés de fabrication de contacts métalliques Ti/Au sur une structure mesa ainsi que l’implantation par des ions He, ont été développés afin d'induire une couche de graphite juste en dessous de la surface de diamant. Les mesures électriques sur des diamants légèrement dopés ([B] = 4 × 10¹⁷ cm⁻³) avec seulement des contacts métalliques ou graphitiques / métalliques ont montré que la présence de la couche graphitique rend les contacts ohmiques et conduisent à une résistance spécifique de contact égale à 3.3 × 10⁻⁴ Ω.cm².