> Des semi-conducteurs en diamant pour les hautes températures, 09-11-05
Un consortium de recherche travaille pour créer des transistors, composants fondamentaux de tout système électronique, en diamant, capables de supporter les températures élevées à l’intérieur des moteurs à réaction. Ce projet a été créé pour répondre aux besoins de Rolls Royce, qui développe des moteurs d’avion de nouvelle génération, sans doute disponibles d’ici une dizaine d’année, comportant davantage d’électronique et moins de mécanique et d’hydraulique. Les partenaires de ce consortium sont Rolls Royce, « University College London » (UCL), CamSemi, spécialiste en semi-conducteurs, et Element Six, division de De Beer spécialisée en diamants industriels.
On sait depuis quelque temps que le diamant pourrait être le conducteur idéal dans ces conditions de température. Jusqu’ici, les quantités produites ne sont pas commercialement viables. Toutefois la technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) développée aujourd’hui a considérablement amélioré la qualité des diamants monocristallins de synthèse. Cette technique consiste à faire passer du gaz, généralement du méthane, sur un substrat chauffé. Le gaz réagit avec celui-ci et se décompose, laissant une couche solide sur le substrat. Les avancées en CVD, celles réalisées par Element Six, ont permis la production de diamant de très haute qualité, supérieur en pureté et en propriétés au diamant naturel.
Avant que les diamants puissent être utilisés, ils doivent être traités pour devenir efficaces en tant que transistors. Dans la nature, le bore est l’impureté qui rend le diamant bleu. C’est également un dopant de type p pour le diamant. Cependant, pour fabriquer un transistor, des diamants dopés de type n (par exemple avec du phosphore) sont également nécessaires. Le consortium, dirigé par le Docteur Richard Jackman d’UCL, a mis au point une méthode de production de diamant de type n en ajoutant du phosphore sans trop distordre le réseau atomique du diamant, composé uniquement d’atomes de carbone. Ceci n’est pas évident, étant donnée la taille d’un atome de phosphore par rapport à celle du carbone. C’est le principe des températures élevées de ces moteurs (supérieures à 400 °C) qui devraient rendre le diamant dopé conducteur. « Nous serions capable de produire un transistor opérationnel en diamant, ce qui n’a jamais été fait auparavant », déclare le Dr. Jackman.
Ce travail a déjà suscité beaucoup d’intérêt auprès des partenaires internationnaux comme le CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique) pour qui les appareils en diamant devraient pouvoir résister à la radiation nucléaire, rendant ainsi possible l’utilisation d’appareils électroniques à l’intérieur même des réacteurs. Selon le Dr Jackman, « le diamant ne remplacera jamais les puces de silicium pour le grand public, mais il peut être formidable pour des applications spécialisées telles l’industrie automobile et nucléaire ». L’équipe de recherche espère disposer d’un prototype opérationnel d’ici trois ans.
Auteur : Mathieu Daoudi
Source : The Engineer, press release, 03/10/05, www.theengineer.co.uk