Activité scientifique

Axe PPANAM (Procédés Plasma, Nanostructures et Films Minces), Opération de recherche DMC (Diamant et Matériaux Carbonés)

L’équipe DMC est impliqué depuis près de deux décennies dans l’étude des processus plasma et la synthèse de films de diamant par dépôt CVD. Des réacteurs optimisés pour la croissance de films de haute qualité et de haute pureté ont été développés. Aujourd’hui, des matériaux monocristallins d’une pureté allant jusqu’au niveau du ppb peuvent être produits à quelques dizaines de µm/h sur différentes orientations cristallines. Le contrôle des défauts étendus tels que les dislocations a également été largement étudié et des stratégies de croissance permettant d’en réduire la densité ont ainsi été validées. Plus récemment, des efforts ont été spécifiquement consacrés à la croissance du diamant dopé avec des centres NV pour les technologies quantiques (capteurs, information, etc.). En particulier, des couches ultra-pures et isotopiquement enrichies (12C ou 13C) dopées avec des NV uniques ou des ensembles de NV allant jusqu’à des densités de quelques ppm ont été fabriquées sur différentes orientations cristallines incluant (100), (111), (110) et (113). De bonnes propriétés de temps cohérence et une orientation préférentielle des centres NV ont été démontrées. Enfin, la localisation des centres NV dans la matrice de diamant (à la fois dans le plan et en profondeur) est également maitrisée au sein de ce laboratoire.

Figure : Fabrication de diamant dédié aux technologies quantiques à base de centres colorés (Jocelyn ACHARD, 2022).