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Bonjour,
Le Diamant sera le Semi conducteur le plus efficace, comparé au silicium...La seule condition est qu'il soit pur et sans défauts de structure.
Et le seul probleme etait la maîtrise de sa conductivité...Qu'on a reussi a ameliorer.
Le Diamant sera le Semi conducteur le plus efficace, comparé au silicium...La seule condition est qu'il soit pur et sans défauts de structure.
Et le seul probleme etait la maîtrise de sa conductivité...Qu'on a reussi a ameliorer.
Au cours de leurs expériences, des chercheurs ont réussi à améliorer la Conductivité de leurs diamants de culture. Un processus à maîtriser pour faire d'eux les meilleurs des semi-conducteurs.
Il a tout pour devenir le joyau de l'électronique de demain. Résistant à des températures élevées (1 000 °C), à de fortes puissances et capable de répondre à de hautes fréquences, le diamant supplante sur le papier le silicium, matériau semi-conducteur avec lequel 90 % des composants en électronique sont encore réalisés aujourd'hui. Or ce dernier montre facilement ses faiblesses, car sa température limite d'utilisation est d'environ 200 °C. Un handicap important pour des applications dans des conditions extrêmes, dans l'aéronautique, le spatial ou le nucléaire, où des transistors très résistants sont requis.
En théorie donc, de tous les semi-conducteurs, le diamant est le meilleur, le plus rapide, le plus résistant. Mais voilà, pour la pratique, c'est une autre histoire. Si les chercheurs savent depuis plusieurs années fabriquer des diamants synthétiques, purs et sans défauts de structure – conditions indispensables pour l'électronique –, ils butent encore sur la maîtrise de leur conductivité. Une équipe pilotée par Jacques Chevallier, directeur de recherche au Laboratoire de physique des solides et de cristallogenèse (LPSC) tiendrait pourtant une piste pour surmonter ce problème de conductivité. Mais tout d'abord, rappelons la technique de la culture du diamant. Dans une enceinte métallique, est enfermé un gaz composé à 99 % d'hydrogène (H2) et à 1 % de méthane (CH4) et un substrat de diamant. « Le gaz, décomposé par une énergie micro-onde, est réduit en atomes instables et réactifs, explique Julien Barjon, maître de conférences et chercheur au laboratoire. Il se produit alors un miracle de la nature : les atomes de carbone issus de l'état gazeux décomposé vont venir délicatement et dans un ordre précis se déposer sur le substrat de diamant. » Ainsi se cultive, couche par couche, au rythme d'un micromètre par heure, le diamant synthétique. « Cette technique, dite de dépôt chimique en phase vapeur, permet en outre d'y introduire les impuretés dopantes que l'on souhaite », poursuit Jacques Chevallier. C'est-à-dire ? « Pour réaliser des dispositifs électroniques, il faut pouvoir fabriquer un semi-conducteur dont la conductivité électrique est établie par des dopants “donneurs” d'électrons (conductivité de type n) et des dopants “accepteurs” d'électrons (conductivité de type p). » Dans le diamant, les chercheurs savent désormais que c'est le bore qui tient le rôle de dopant accepteur d'électrons.
En revanche, malgré des résultats obtenus grâce au dopage au phosphore, la conductivité de type n posait toujours problème. Jusqu'à ce que l'équipe de Jacques Chevallier, en collaboration avec celle d'Alain Deneuville, fasse une découverte surprise : en diffusant de l'hydrogène dans une couche de diamant contenant du bore, donc de type p, elle s'est convertie en un type n. Et qui plus est, la conductivité électrique s'est avérée 10 000 fois plus élevée que celle obtenue par l'incorporation du phosphore. Dans cette découverte expérimentale, il reste à trouver quelle est précisément la structure atomique du donneur d'électrons à l'origine de cette conductivité et comment s'opère cette conversion. Autre priorité du laboratoire : mettre au point un prototype de diode fondé sur ce principe. À charge des industriels de trouver un procédé de fabrication à un coût raisonnable et en grande quantité.
Source : Futura-Sciences
Il a tout pour devenir le joyau de l'électronique de demain. Résistant à des températures élevées (1 000 °C), à de fortes puissances et capable de répondre à de hautes fréquences, le diamant supplante sur le papier le silicium, matériau semi-conducteur avec lequel 90 % des composants en électronique sont encore réalisés aujourd'hui. Or ce dernier montre facilement ses faiblesses, car sa température limite d'utilisation est d'environ 200 °C. Un handicap important pour des applications dans des conditions extrêmes, dans l'aéronautique, le spatial ou le nucléaire, où des transistors très résistants sont requis.
En théorie donc, de tous les semi-conducteurs, le diamant est le meilleur, le plus rapide, le plus résistant. Mais voilà, pour la pratique, c'est une autre histoire. Si les chercheurs savent depuis plusieurs années fabriquer des diamants synthétiques, purs et sans défauts de structure – conditions indispensables pour l'électronique –, ils butent encore sur la maîtrise de leur conductivité. Une équipe pilotée par Jacques Chevallier, directeur de recherche au Laboratoire de physique des solides et de cristallogenèse (LPSC) tiendrait pourtant une piste pour surmonter ce problème de conductivité. Mais tout d'abord, rappelons la technique de la culture du diamant. Dans une enceinte métallique, est enfermé un gaz composé à 99 % d'hydrogène (H2) et à 1 % de méthane (CH4) et un substrat de diamant. « Le gaz, décomposé par une énergie micro-onde, est réduit en atomes instables et réactifs, explique Julien Barjon, maître de conférences et chercheur au laboratoire. Il se produit alors un miracle de la nature : les atomes de carbone issus de l'état gazeux décomposé vont venir délicatement et dans un ordre précis se déposer sur le substrat de diamant. » Ainsi se cultive, couche par couche, au rythme d'un micromètre par heure, le diamant synthétique. « Cette technique, dite de dépôt chimique en phase vapeur, permet en outre d'y introduire les impuretés dopantes que l'on souhaite », poursuit Jacques Chevallier. C'est-à-dire ? « Pour réaliser des dispositifs électroniques, il faut pouvoir fabriquer un semi-conducteur dont la conductivité électrique est établie par des dopants “donneurs” d'électrons (conductivité de type n) et des dopants “accepteurs” d'électrons (conductivité de type p). » Dans le diamant, les chercheurs savent désormais que c'est le bore qui tient le rôle de dopant accepteur d'électrons.
En revanche, malgré des résultats obtenus grâce au dopage au phosphore, la conductivité de type n posait toujours problème. Jusqu'à ce que l'équipe de Jacques Chevallier, en collaboration avec celle d'Alain Deneuville, fasse une découverte surprise : en diffusant de l'hydrogène dans une couche de diamant contenant du bore, donc de type p, elle s'est convertie en un type n. Et qui plus est, la conductivité électrique s'est avérée 10 000 fois plus élevée que celle obtenue par l'incorporation du phosphore. Dans cette découverte expérimentale, il reste à trouver quelle est précisément la structure atomique du donneur d'électrons à l'origine de cette conductivité et comment s'opère cette conversion. Autre priorité du laboratoire : mettre au point un prototype de diode fondé sur ce principe. À charge des industriels de trouver un procédé de fabrication à un coût raisonnable et en grande quantité.
Source : Futura-Sciences