Hétéroépitaxie de films de diamant sur iridium pour la dosimétrie médicale – HIRIS

L'hétéroépitaxie du diamant est un défi majeur pour les applications technologiques. A ce jour, des résultats prometteurs ont été obtenus sur des substrats d'iridium avec des désorientations inférieures au degré. Ce matériau en hétéroépitaxie commence à être utilisé pour des applications de détecteurs. Les premiers résultats soulignent la nécessité d'améliorer la qualité cristalline. Pour cela, il est nécessaire de mieux comprendre les mécanismes favorisant l'épitaxie du diamant sur l'iridium.

L'objectif du projet HIRIS est de synthétiser des films de diamant hétéroépitaxiés de très haute qualité cristalline sur des substrats d'iridium déposé sur SrTiO3 (001) et de les utiliser comme dosimètres pour la radiothérapie. Le consortium du projet HIRIS regroupe trois équipes françaises leaders dans la communauté scientifique du diamant (CEA LIST, GEMaC, LSPM) possédant des expertises complémentaires. Le groupe de l'INL apporte sa maîtrise de la croissance de substrats SrTiO3 / Si(001). Ainsi, ce consortium est capable de contrôler chaque étape: la préparation des substrats, la nucléation et la croissance du diamant en hétéroépitaxie et le montage et les tests des dosimètres. Le projet HIRIS qui sera coordonné par le CEA LIST propose une approche innovante. En effet, aucun autre projet en cours ne vise cette application.

Plusieurs types de substrats SrTiO3 / Si (001) seront préparés à l'INL. Le plus adapté sera sélectionné à mi-projet. Après dépôt d'une couche buffer d'iridium, des templates de diamant en hétéroépitaxie seront élaborés par le CEA LIST par la technique de nucléation assistée par polarisation. L'appareillage utilisé permettra de caractériser finement par analyse de surface les mécanismes liés à la nucléation en épitaxie. Le LSPM réalisera alors la croissance de films de diamant épais de haute qualité cristalline et de haute pureté chimique. La structure cristalline, la composition chimique des films auto-supportés de 300 microns d'épaisseur seront alors caractérisées par le GEMaC. Les deux meilleurs échantillons seront finalement testés comme dosimètres (5 x 5 mm2) dans la troisième année du projet HIRIS. L'hétéroépitaxie sur de plus grands substrats (20 x 20 mm2) sera également développée afin de fournir des lots d'échantillons reproductibles.

Les résultats obtenus par le consortium seront publiés dans des revues à comité de lecture et présentés dans des conférences internationales. Un accord de consortium sera rédigé pour la protection de la propriété intellectuelle.