INSTITUT NEEL Grenoble - Institut NÉEL

INSTITUT NEEL Grenoble
Proposition de sujet de thèse - année universitaire 2007-2008
Réalisation et étude des propriétés thermiques de membranes
autosupportées de diamant polycristallin sur substrats de silicium
Les matériaux carbonés (diamant, DLC (Diamond Like Carbon)) présentent des propriétés thermiques
exceptionnelles, et notamment une très haute conductivité thermique associée à une très faible chaleur
spécifique. Leur haute tenue mécanique est également un atout majeur pour la réalisation de
membranes autosupportées de faible épaisseur, et ouvre donc la voie à la réalisation d’une nouvelle
génération de microcapteurs thermiques et nanocalorimétriques. Ces capteurs, souhaités plus sélectifs
et plus sensibles que les capteurs actuels basés sur l’exploitation des propriétés thermiques de
membranes autosupportées de silicium, sont nécessaires dans de nombreux domaines de la mesure fine
(thermique, chimie, biologie). Dans le cadre du sujet de thèse proposé, l’objectif scientifique principal
sera de comprendre les mécanismes de conduction thermique dans la gamme 4 K-400 K des couches
minces de diamant polycristallin sur silicium des couches minces réalisées à l’Institut Néel par la
technique d’épitaxie en phase vapeur assisté par plasma microondes (MPCVD) et de DLC (couches
minces réalisées à l’Université Jean Monet (St Etienne) en fonction de leur micro ou nanostructure.
Dans un environnement de recherche pluridisciplinaire, le programme expérimental comprendra en
premier lieu la mise au point des techniques de photolithographie propres à la réalisation des couches
minces autosupportées de diamant et de DLC. Dans une seconde phase, il s'agira de réaliser
intégralement les capteurs thermiques par des méthodes propres à la nano-microélectronique afin d’en
effectuer la mesure par les méthodes originales de très haute sensibilité du Département MCBT de
l’Institut Néel. L’exploitation des données permettra une étude détaillée des propriétés thermiques et
microcalorimétriques de ces membranes, en liaison avec leurs propriétés structurales qui seront
étudiées par microscopie électronique à balayage. Une approche expérimentale de la technique de
réalisation des couches minces de diamant polycristallin sur silicium par la technique de MPCVD avec
les moyens techniques performants présents à l’Institut Néel sera abordée.
Ce sujet de thèse est soutenu par le programme de l’ANR non thématique 2007 interdisciplinaire
SENSOCARB avec une extension naturelle possible dans la direction des capteurs chimiques et
biologiques pour laquelle un partenariat actif de recherche de l’Institut Néel avec le CEA SPrAM est
d’ores et déjà bien établi.
Contact : Co-encadrement :
Olivier Bourgeois, Institut Néel MCBT, CNRS, équipe Microcalorimétrie
tél. 04 76 88 12 17 mel : [email protected]
et Franck Omnes, Institut Néel NANO, CNRS, équipe Semiconducteurs à Large Bande Interdite,
tél. 04 76 88 10 09, mel : [email protected]
plus d'information sur : http://neel.cnrs.fr