Etude des impuretés d'hydrogène dans le diamant synthétique H/F

Description du Poste

Sujet De Thèse

Le diamant est réputé pour sa conductivité thermique exceptionnelle, son inertie chimique élevée, sa dureté et sa transparence optique, ce qui en fait l’un des matériaux fonctionnels les plus stratégiques pour l’industrie. Ses applications couvrent un large éventail de domaines, notamment l’électronique de puissance, la détection de particules, l’électrochimie ou les technologies quantiques. L’introduction intentionnelle ou accidentelle d'impuretés dans les diamants synthétiques ou naturels, telles que N, H ou Si, ainsi que des lacunes (V), peut fortement influencer les propriétés optiques ou physiques de ce matériau. En particulier, certains défauts peuvent générer des centres colorés actifs avec une émission optique intense ou un spin manipulable, une ressource précieuse pour la détection quantique.
La croissance du diamant synthétique par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est désormais une technique mature et bien établie. Elle implique l’utilisation d’un plasma riche en H₂ à basse pression, ce qui fait de l’hydrogène l’un des contaminants indésirables les plus courants. Bien que l’attention se soit principalement concentrée sur l’azote en raison de son impact sur la couleur du diamant, la présence de H et des défauts associés a été largement négligée et reste généralement mal connue, en raison de la difficulté à mesurer cet élément léger. Pourtant, comme pour d’autres semi-conducteurs, l’hydrogène influence de manière significative les propriétés optiques et électriques du matériau. Il a tendance à interagir et à s’associer avec les impuretés existantes (N, NV, etc.) ou les dopants électriques (comme P ou B), les passivant ainsi par la formation de complexes stables. Comprendre et résoudre le problème de la contamination par l’hydrogène dans les films de diamant fonctionnels représente un défi majeur et constitue le cœur de ce projet.

Votre Environnement de Travail

Ce projet est soutenu par une subvention de l’ANR (Agence Nationale de la Recherche) (projet HyFunDia) obtenue en 2026. Le but est d'améliorer les propriétés des diamants synthétiques grâce au contrôle de l’hydrogène pendant et après la croissance. Il s'agira de faire croitre des couches de diamant dans différentes conditions et d'évaluer leur teneur en hydrogène à l’aide de techniques avancées d’analyse chimique et spectroscopique, telles que la µ-FTIR, l’ERDA, le SIMS, la combustion, la RPE, etc. Grâce à divers post-traitements d’implantation ou de recuit, nous étudierons la manière dont l’hydrogène diffuse et passive les centres colorés dans le diamant, en particulier le centre NV, un défaut important pour les applications quantiques. Ce centre coloré spécifique sera également utilisé pour sonder la présence du spin nucléaire de l’hydrogène à proximité.
HyFunDia est un projet très interdisciplinaire qui rassemble des scientifiques des matériaux (IRCP, LSPM), spécialistes mondiaux de la synthèse du diamant par CVD et des applications quantiques du diamant, ainsi que des géochimistes et minéralogistes (IMPMC, IPGP, CEA-LEEL, CRPG), qui disposent d’une longue expertise dans la quantification de l’hydrogène, aussi bien pour les diamants synthétiques que naturels.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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