Réalisation de composants unipolaires en diamant pour l'électronique de puissance

This PHD thesis aims at the fabrication of diamond devices for power electronics applications. This work binds together the fields of the elaboration and the characterization of the diamond doped in the boron with the fabrication of devices adapted for power electronics. The defects identification in the homoepitaxial diamond layer was achieved, and it has particularly shown that the plasma pre-treatment of the diamond substrate could be a key step in their elimination. The growth condition optimization of low boron doped diamond layer on CVD or HPHT diamond substrate has been performed and enabled the achievement of layers with very low boron contents. Their crystalline and electronic properties, were determined by cathodoluminescence, and their doping and transport properties were analyzed by C(V) and Hall effect. They were comparable to those predicted by the theory in the case of a layer of a high purity. The implementation of various techniques to define the devices architecture enabled the fabrication of several mesa or planar Schottky diodes. Their electrical properties were finally studied to evidence their static characteristics, in particular in terms of leakage current, and breakdown voltage larger than 1kV.Les objectifs de cette thèse se situent dans les domaines de l'élaboration et de la caractérisation du diamant dopé au bore ainsi que la réalisation par synthèse des différents éléments, de composants adaptés pour l'électronique de puissance. L'identification des défauts dans les couches homo-épitaxiées de diamant a été réalisée, et il à été en particulier montré que le pré-traitement plasma des substrats employés pour la croissance, peut se révéler comme une étape nécessaire dans le cadre de leurs éliminations. L'optimisation de la croissance de couches de diamant dopées au bore sur des substrats de type HPHT ou CVD a permis la synthèse de couches faiblement dopées dont les caractéristiques cristallines et électroniques étudiées par cathodoluminescence, et les propriétés de dopage et de transport analysées par C(V) et effet Hall, sont comparables à celles prédites par la théorie dans le cas de couches de grande pureté. La mise en oeuvre de diverses techniques permettant de définir l'architecture des composants a permis la fabrication de diverses diodes Schottky planaires ou mesa dont les propriétés électriques ont été étudiées pour mettre en évidence leurs caractéristiques, en particulier en termes de courant de fuite et tension de claquage supérieure à 1kV