Le diamant est un semi-conducteur à large bande interdite présentant un fort potentiel pour la fabrication de composants pour l’électronique de puissance. La technique la plus utilisée pour le synthétiser et le doper est la croissance CVD assistée par plasma micro-onde. 

Souvent limité à quelques millimètres de côté, les substrats diamant depuis plusieurs années s’agrandissent et dépassent le centimètre de côté. Cette progression est permise par de nouvelles techniques ou approches tels que l’amélioration des procédés haute pression-haute température, les solutions de pavages, d’hétéroépitaxie ou les méthodes CVD. Il est maintenant parfaitement envisageable dans un futur proche d’avoir à disposition des substrats en diamant de 1 pouce ou plus. Dans ce contexte, il devient indispensable de prévoir l’avenir pour les croissances de couches diamant dopées dans les réacteurs actuels ou prévoir de nouveaux réacteurs pour ces procédés.

Diamond is a very promising material for various applications in the fields of power electronics, detectors and quantum information. Understanding its fundamental properties is essential for the development of future devices. In this context, Institut Néel has developed, as part of a thesis in collaboration with the LPSC (M.L. Gallin Martel’s team), an original Time of Flight Electron Beam Induced Current (ToF-EBIC) technique. This technique enabled a world first to be achieved, namely, to measure the mobility of free carriers by ToF-EBIC in ultra-pure diamond at low temperature. The principle of the experiment is that a 1 ns pulsed electron beam (from a scanning electron microscope) impacts the diamond semiconductor, inducing the creation, and then the displacement, of charge carriers through a solid diamond more than 500 μm thick to which a bias electric field is applied. The resulting signal is analysed using the current transient technique.

The M2 internship proposes to contribute to the development of advanced betavoltaic (BV) energy source, enabling autonomous power generation solutions for demanding environmental conditions. The project focuses on optimizing the conversion of β-radiation into electric power using innovative core-shell nanowire p-i-n junctions with (Al)GaN semiconductors. The intern will fabricate BV cells using core-shell nanowire p-i-n junctions, using state-of-the-art clean-room equipment, and comprehensive characterization, including electrical testing and electron beam induced current measurements. The project, in collaboration with researchers from CEA, aims to overcome current commercial BV devices’ limitations, offering valuable hands-on experience in nanotechnology and semiconductor research. This is an excellent opportunity for students interested in innovative energy solutions and advanced material science.