Publiée 24 juillet 2026
Thèse : Gravure en couches atomiques du diamant (H/F)
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
Grenoble, Auvergne-Rhône-Alpes 38042, France
CDI
Description du Poste
Sujet De Thèse
Le diamant est le semi-conducteur ultime. Les dispositifs de haute puissance fabriqués dans la communauté du diamant démontrent son potentiel pour les applications de conversion d'énergie, comme le transistor de 3kV rapporté par l'Institut NEEL. Cependant, ses propriétés physiques exceptionnelles rendent la technologie également plus difficile, en particulier le processus de gravure. Le diamant est inerte à tous les mélanges chimiques à température ambiante. La méthode la plus efficace consiste à utiliser une gravure ionique réactive par plasma à couplage inductif (ICP-RIE) avec un mélange gazeux contenant de l'oxygène, mais elle induit également certains défauts dans la sous-surface, ce qui détériore les propriétés du dispositif. Le projet consiste à explorer le processus de gravure de la couche atomique (ALE) pour le diamant, car ce processus élimine de manière très douce les couches atomiques par couches atomiques. Ce procédé a été démontré pour certains semi-conducteurs, par exemple le GaN rapporté par l'unité de recherche Grenoble-Tsukuba en 2018, et J-FAST a été le premier à démontrer l'efficacité du procédé pour le diamant. Il faut néanmoins mieux comprendre les mécanismes en place à l'échelle atomique, et optimiser le procédé pour des applications ciblées (extraction efficace de photons, et augmentation de la mobilité des transistors en diamant).
Compétences attendues :
- une solide formation en physique de la matière condensée et en chimie
- aptitude à mener des travaux expérimentaux, notamment en salle blanche, en laboratoire de gravure et en spectroscopie optique
- d'excellentes compétences en communication
- travail en équipe
- mobilité internationale
Votre Environnement de Travail
Le doctorat s'inscrira dans le cadre du programme de doctorat double diplôme entre l'Université de Tsukuba, Japon, et l'Université Grenoble Alpes, France. Le travail sera effectué en partie à Tsukuba (J-FAST), et en partie à Grenoble (NEEL, LTM), et pourra inclure :
• Compréhension des mécanismes du processus ALE avec le graveur ICP-RIE. Le procédé sera analysé à l'aide des outils de diagnostic in-situ disponibles, et réglé par les paramètres du plasma.
• Réalisation de gravures ALE sur des échantillons de diamant dédiés à des applications spécifiques :
- Monocristaux préparés au NIMS (Dr. Teraji) ou à NEEL avec des centres colorés, pour réalisation de structures photoniques
- Films minces de diamant, légèrement dopés au bore (type p) ou multicouches de diamant p++/p- fournies par la société DiamFab (startup NEEL) traitées pour préparer des condensateurs MOS et transistors.
• Étudier les propriétés de surface après gravure en utilisant la spectroscopie optique, la spectroscopie d'annihilation de positons (PAS), les mesures de capacité, la spectroscopie d'admittance et le DLTS.
L'Institut NÉEL est une Unité propre de recherche du CNRS (UPR2940) conventionnée avec l'Université Grenoble Alpes. Le laboratoire est rattaché au CNRS Physique.
Il est situé à Grenoble, au cœur d'un environnement scientifique, industriel et culturel unique. C'est l'un des plus grands instituts de recherche français pour la recherche fondamentale en matière condensée, enrichi par des activités interdisciplinaires à l'interface de la chimie, ingénierie et biologie. Il emploie 450 personnes dont 175 chercheurs.
Le CNRS est un établissement public à caractère scientifique et technologique. Il a pour mission d'identifier, d'effectuer ou de faire effectuer, seul ou avec ses partenaires, toutes recherches présentant un intérêt pour l'avancement de la science ainsi que pour le progrès économique, social et culturel. Internationalement reconnu pour l'excellence de ses travaux scientifiques, le CNRS est une référence aussi bien dans l'univers de la recherche et développement que pour le grand public.
Le candidat sera accueilli à l'Institut Néel, au sein des équipes : "Semi-conducteurs à large bande interdite" - SC2G et "Nanophysique et Semiconducteurs" - NPSC, du département PLUM.
Contraintes et risques
Thèse en double diplôme entre l'UGA et l'Université de Tsukuba. Le doctorant passera donc entre 12 et 18 mois à Tsukuba.
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
Référence de l'offre
UPR2940-ELOBER-167
Section(s) CN / Domaine de recherche
Physique de la matière condensée : propriétés électroniques et quantiques
Expérience souhaitée
1 à 4 années
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.
Sujet De Thèse
Le diamant est le semi-conducteur ultime. Les dispositifs de haute puissance fabriqués dans la communauté du diamant démontrent son potentiel pour les applications de conversion d'énergie, comme le transistor de 3kV rapporté par l'Institut NEEL. Cependant, ses propriétés physiques exceptionnelles rendent la technologie également plus difficile, en particulier le processus de gravure. Le diamant est inerte à tous les mélanges chimiques à température ambiante. La méthode la plus efficace consiste à utiliser une gravure ionique réactive par plasma à couplage inductif (ICP-RIE) avec un mélange gazeux contenant de l'oxygène, mais elle induit également certains défauts dans la sous-surface, ce qui détériore les propriétés du dispositif. Le projet consiste à explorer le processus de gravure de la couche atomique (ALE) pour le diamant, car ce processus élimine de manière très douce les couches atomiques par couches atomiques. Ce procédé a été démontré pour certains semi-conducteurs, par exemple le GaN rapporté par l'unité de recherche Grenoble-Tsukuba en 2018, et J-FAST a été le premier à démontrer l'efficacité du procédé pour le diamant. Il faut néanmoins mieux comprendre les mécanismes en place à l'échelle atomique, et optimiser le procédé pour des applications ciblées (extraction efficace de photons, et augmentation de la mobilité des transistors en diamant).
Compétences attendues :
- une solide formation en physique de la matière condensée et en chimie
- aptitude à mener des travaux expérimentaux, notamment en salle blanche, en laboratoire de gravure et en spectroscopie optique
- d'excellentes compétences en communication
- travail en équipe
- mobilité internationale
Votre Environnement de Travail
Le doctorat s'inscrira dans le cadre du programme de doctorat double diplôme entre l'Université de Tsukuba, Japon, et l'Université Grenoble Alpes, France. Le travail sera effectué en partie à Tsukuba (J-FAST), et en partie à Grenoble (NEEL, LTM), et pourra inclure :
• Compréhension des mécanismes du processus ALE avec le graveur ICP-RIE. Le procédé sera analysé à l'aide des outils de diagnostic in-situ disponibles, et réglé par les paramètres du plasma.
• Réalisation de gravures ALE sur des échantillons de diamant dédiés à des applications spécifiques :
- Monocristaux préparés au NIMS (Dr. Teraji) ou à NEEL avec des centres colorés, pour réalisation de structures photoniques
- Films minces de diamant, légèrement dopés au bore (type p) ou multicouches de diamant p++/p- fournies par la société DiamFab (startup NEEL) traitées pour préparer des condensateurs MOS et transistors.
• Étudier les propriétés de surface après gravure en utilisant la spectroscopie optique, la spectroscopie d'annihilation de positons (PAS), les mesures de capacité, la spectroscopie d'admittance et le DLTS.
L'Institut NÉEL est une Unité propre de recherche du CNRS (UPR2940) conventionnée avec l'Université Grenoble Alpes. Le laboratoire est rattaché au CNRS Physique.
Il est situé à Grenoble, au cœur d'un environnement scientifique, industriel et culturel unique. C'est l'un des plus grands instituts de recherche français pour la recherche fondamentale en matière condensée, enrichi par des activités interdisciplinaires à l'interface de la chimie, ingénierie et biologie. Il emploie 450 personnes dont 175 chercheurs.
Le CNRS est un établissement public à caractère scientifique et technologique. Il a pour mission d'identifier, d'effectuer ou de faire effectuer, seul ou avec ses partenaires, toutes recherches présentant un intérêt pour l'avancement de la science ainsi que pour le progrès économique, social et culturel. Internationalement reconnu pour l'excellence de ses travaux scientifiques, le CNRS est une référence aussi bien dans l'univers de la recherche et développement que pour le grand public.
Le candidat sera accueilli à l'Institut Néel, au sein des équipes : "Semi-conducteurs à large bande interdite" - SC2G et "Nanophysique et Semiconducteurs" - NPSC, du département PLUM.
Contraintes et risques
Thèse en double diplôme entre l'UGA et l'Université de Tsukuba. Le doctorant passera donc entre 12 et 18 mois à Tsukuba.
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
Référence de l'offre
UPR2940-ELOBER-167
Section(s) CN / Domaine de recherche
Physique de la matière condensée : propriétés électroniques et quantiques
Expérience souhaitée
1 à 4 années
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.
