Soutenance HDR Laurent Ottaviani - 03/07/19 - Photo-détecteurs et détecteurs de neutrons en carbure de silicium pour environnement extrême : de la jonction p+n à la caractérisation
Soutenance d’Habilitation à Diriger les Recherches
"PHOTO-DETECTEURS ET DETECTEURS DE NEUTRONS EN CARBURE DE SILICIUM POUR ENVIRONNEMENT EXTRÊME : DE LA JONCTION p+n A LA CARACTERISATION"
de Laurent OTTAVIANI
Le 3 juillet 2019 à 9h45 en Salle des Thèses, Campus de Saint-Jérôme
Composition du jury:
Pr Cinzia DA VIA, University of Manchester
Dr Bertrand PEROT, CEA Cadarache
Pr. Dominique PLANSON, INSA Lyon
Pr Mossadek TALBY, AMU
Dr Ludo VERMEEREN, SCK•CEN
Pr Abdallah LYOUSSI, CEA Cadarache
Dr Christelle REYNARD-CARETTE, AMU
Pr Olivier PALAIS, AMU
Le carbure de silicium (SiC) est un semi-conducteur dont les propriétés permettent d’assurer une très bonne stabilité du composant dans un environnement extrême. Deux de ces propriétés assurent conjointement un bon fonctionnement à haute température : d’abord, sa large bande d’énergie interdite (3,26 eV pour le polytype 4H) conduit à une très faible concentration de porteurs intrinsèques (quasiment 10-20 fois plus faible que pour le silicium !) et donc à un courant « d’obscurité » minime quelle que soit la température ; ensuite, la présence du carbone assure un coefficient de conductibilité thermique quasiment comparable à celui du cuivre, ce qui permet une très bonne évacuation de la chaleur.
Par ailleurs, le seuil énergétique de déplacement d’un atome de la matrice est plus élevé dans le SiC-4H (20-35 eV) que dans un autre semi-conducteur à grande bande d’énergie interdite comme le GaN (10-20 eV), ce qui conduit à une très bonne stabilité du matériau sous irradiation.
Après l’acquisition d’un four à recuit post-implantation dédié au SiC, la création de l’équipe OPTO-PV (Optoélectronique et Photovoltaïque) au sein de l’IM2NP en janvier 2008 me permit d’orienter mes activités de recherche sur un sujet relativement nouveau dans la communauté internationale : les détecteurs de rayonnement et/ou de particules haute énergie en SiC.
A ce jour, nous avons étudié des photo-détecteurs UV (deux thèses soutenues) et des détecteurs de neutrons thermiques et rapides (projet I_SMART - 2012-2014 ; deux thèses soutenues). En particulier, nous effectuons des simulations pour dimensionner les détecteurs, et nous participons à leur réalisation technologique partielle, leur mise en boîtier et leur caractérisation et qualification en environnement spécifique (tel que des réacteurs nucléaires).
Ce mémoire permettra de faire le point sur les principales étapes de mes travaux de recherche – de l’étude du dopage du SiC par implantation ionique à la caractérisation de détecteurs de neutrons en SiC – avec l’ambition d’en montrer la cohérence scientifique, et surtout de tracer les grandes lignes perspectives pour élaborer la meilleure stratégie de recherche dans les années à venir.
