Production et optimisation d'un microplasma pulsé nanoseconde pour la génération de l'azote atomique – SPECTRON

SPECTRON est un projet interdisciplinaire qui propose le développement d'une nouvelle source microplasma d'azote atomique. Celui-ci sera fabriqué sur la base d'une configuration de microdécharge à cathode creuse (MHCD) qui consomme très peu d'énergie et atteint d'énormes densités de puissance, améliorant ainsi la possibilité d'augmenter la dissociation de l'azote moléculaire. L'application visée est le dépôt sur de grands substrats (échelle cm) de nitrure de bore hexagonal (h-BN), un matériau stratégique en photonique, optoélectronique, etc. L'originalité du projet est la première implémentation d'une haute tension pulsée ns avec un temps de montée rigide (10-20 ns) qui peut même déclencher de multiples microdécharges en augmentant le volume de microplasma. Cette alimentation est envisagée pour la première fois pour piloter MHCD. Notre ambition est d'obtenir un plasma fortement hors d'équilibre avec des gradients raides de densités d'électrons et d'espèces réactives, améliorant ainsi la réactivité du plasma et diminuant la température moyenne de dépôt. Le nouveau MHCD sera caractérisé en termes de fonctionnement plasma stable utilisant différents mélanges de gaz (N2/Ar et N2/He), matériaux (diélectrique et électrodes) et géométrie structurelle. La physique et la dynamique du plasma, notamment la cinétique des atomes N, seront étudiées au moyen de diagnostics optiques avancés tels que l'imagerie rapide, la spectroscopie d'émission résolue dans l'espace-temps et le TALIF ultrarapide couplé à une caméra à balayage des fentes. Les résultats obtenus serviront à valider les modèles de cinétique et CFD développées par le groupe. Pour effectuer le dépôt de films h-BN de qualité, différents précurseurs seront étudiés, et la qualité du film sera évaluée expérimentalement et corrélée aux propriétés de décharge. Le consortium est composé de jeunes chercheurs et ingénieurs aux compétences très complémentaires ce qui permettra de surpasser les grand défis du projet.