Discipline : Science pour l’ingénieur
Laboratoire : LSPM
Directeurs de thèse : Claudia Lazzaroni et Guillaume Lombardi
Diagnostic et modélisation de microplasmas utilisés pour la synthèse d’hétérostructures à base de nitrure de bore et de graphène.
Ce projet de recherche doctoral interdisciplinaire, à l’interface entre la physique des plasmas et la science des matériaux, a pour objectif le développement, le diagnostic et la modélisation de microplasmas (taille caractéristique inférieure au mm), générés avec des alimentations électriques DC et pulsés, utilisés pour la synthèse d’hétérostructures à base de nitrure de bore hexagonal (h-BN) et de graphène. h-BN est un matériau stratégique pour des applications à forte valeur ajoutée telles que la photonique et l’électronique. Il va s’agir de poursuivre le développement d’un procédé de dépôt de matériaux par microplasmas sur grandes surfaces (substrats de 5 cm de diamètre) initié au laboratoire en 2016 avec des micro-décharges à cathodes creuses (MHCD). La faisabilité de dépôt de h-BN sur de grandes surfaces à des températures plus faibles (800°C) que les procédés de dépôt conventionnels utilisés pour la synthèse de h-BN a été démontrée mais une optimisation du procédé est nécessaire pour améliorer en particulier la qualité des films obtenus ainsi que la reproductibilité. Les expériences et les modèles proposés nous permettront d’atteindre une meilleure compréhension de la physique de la décharge et ainsi, une identification des conditions et de la configuration MHCD appropriées pour la prochaine génération de matrices MHCD afin d’obtenir des dépôts de h-BN uniformes sur de grandes surfaces.
Diagnostics and modeling of microplasmas used for the synthesis of heterostructures based on hexagonal boron nitride and graphene.
This interdisciplinary doctoral research project, at the interface between plasma physics and materials science, aims to develop, diagnose and model microplasmas (characteristic size less than one mm), generated with DC and pulsed power supplies, used for the synthesis of heterostructures based on hexagonal boron nitride (h-BN) and graphene. h-BN is a strategic material for high added value applications such as photonics and electronics. It will involve continuing the development of a process for depositing materials by microplasmas on large surfaces (5 cm diameter substrates) initiated in the laboratory in 2016 with hollow cathode micro-discharges (MHCD). The feasibility of large-area h-BN deposition at lower temperatures (800°C) than conventional deposition processes used for h-BN synthesis has been demonstrated but process optimization is needed to improve in particular the quality of the obtained films as well as the reproducibility. The proposed experiments and models will allow us to achieve a better understanding of the discharge physics and thus, an identification of the appropriate MHCD conditions and configuration for the next generation of MHCD matrices in order to obtain uniform h-BN depositions over large areas.