Développement de nanodiélectriques pour l’électronique de puissance

L’électronique de puissance utilisée notamment pour le véhicule électrique requiert la fabrication de composants de plus en plus petits capables de soutenir de forts courants et des tensions de travail élevées. La miniaturisation des ces composants nécessite le développement de nouveaux matériaux diélectriques à fort champ de claquage. Une voie prometteuse consiste à combiner la constante diélectrique élevée d’oxydes inorganiques et la résistance au claquage d’un bon isolant en réalisant des multicouches ou des nanocomposites. L’objectif de ce projet est d’élaborer des films minces de ces diélectriques par des techniques de dépôt sous vide, de les caractériser et de corréler les propriétés électriques (notamment le champ de claquage) à la composition et à la structure des matériaux et des empilements. Ces travaux permettront également d’étudier la physique de ces matériaux qui reste encore mal comprise notamment quand on approche des dimensions nanométriques. Au cours de la thèse, l’étudiant aura accès à plusieurs équipements de dépôt couches minces (dépôt par couches atomiques (ALD) et dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD)) ainsi qu’à un large panel de caractérisations (ellipsométrie, spectroscopie IR, angle de contact, microscopie, analyses de composition chimique). Des capacités seront fabriquées et caractérisées électriquement afin de déterminer les principaux paramètres (permittivité, pertes diélectriques, courant de fuite et champ de claquage notamment). L’ensemble de ces caractérisations associé éventuellement à de la simulation permettront de comprendre et d’identifier la meilleure approche afin d’obtenir le meilleur compromis entre rigidité diélectrique et capacité élevées. L’objectif final de ce projet visera à intégrer le matériau le plus performant pour la réalisation de capacités intégrées pour l’électronique de puissance.

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