Projet ANR-10-BLAN-0812 – V-LOC : Croissance localisée par transport VLS d'hétéromatériaux pour des applications en électronique de puissance
Programme : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (Blanc SIMI 8) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur DAVY CAROLE (UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON I)
Partenaires : Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux; Institut Neel; Laboratoire Ampère; Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces
Montant : 585000.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Le transport VLS est un procédé de croissance cristalline faisant intervenir une phase solide (le substrat) en contact avec une phase liquide (le catalyseur) qui va réagir avec une phase gazeuse (le réactif) afin de former un dépôt à l’interface solide-liquide. C’est un procédé très utilisé depuis plusieurs années pour l’élaboration de nano-objets filamentaires. Par contre, il est beaucoup plus rare de l’utiliser pour la croissance épitaxiale de couches minces en raison des nombreuses difficultés techniques que cela engendre. Au sein des partenaires du projet, le procédé est bien maitrisé puisqu’il est étudié depuis 10 ans pour la croissance de couches minces épitaxiales de SiC. Dans ce cas, le substrat est un germe de SiC cristallin, le liquide est un alliage métal-Si et la phase vapeur est la source de carbone, par exemple C3H8. Le carbone libéré par le craquage du propane se dissout dans l’alliage liquide, diffuse jusqu’à l’interface solide-liquide et réagit avec le silicium du liquide pour former une couche mince épitaxiale de SiC. Parmi les avantages de cette approche nous pouvons citer : 
-	une croissance cristalline stable (régulée par le flux de gaz) 
-	un grande qualité cristalline car à partir d’une phase liquide
-	à plus basses températures qu’avec les techniques plus conventionnelles comme la CVD. 
-	La possibilité d’obtention de forts dopages en choisissant judicieusement la phase liquide. 
-	La possibilité de croissance sélective (ou localisée).
Ce dernier point est celui qui nous semble avoir le plus fort potentiel et qui sera développé dans ce projet V-LOC. Le transport localisé par VLS est basé sur le fait qu’il ne peut y avoir croissance qu’en présence de liquide, et uniquement sous ce liquide. Ainsi, en formant des plots de liquide contenant du Si sur une surface, on pourra faire croître sélectivement du SiC aux endroits voulus 
Dans ce projet, nous avons pour objectif d’appliquer le transport VLS à la croissance hétéroépitaxiale de semi-conducteurs à large bande interdite.
Par exemple, le dépôt localisé de SiC dopé p+ sur un substrat diamant nous semble prometteur afin d’améliorer les contacts ohmiques. L’application du procédé VLS avec un alliage liquide judicieux (Al-Si) devrait garantir l’obtention d’un dopage p+ et de la forte adhérence du dépôt,  ce qui se traduirait par de bonnes caractéristiques électriques.
Concernant les contacts Schottky, nous étudierons également la possibilité d’utiliser le transport VLS localisé sur diamant dopé p au bore. Comme dans le cas des contacts ohmiques, nous tenterons de déposer le carbure de tungstène qui d'après la bibliographie permet d’obtenir des contacts Schottky de bonne qualité. 
Enfin, nous prévoyons également d’appliquer la croissance localisée par transport VLS aux hétérostructures suivantes: SiC(n) sur Diamant (p), AlN(n) sur Diamant (p) et AlN sur substrat SiC. La croissance de SiC dopé n sera réalisée à partir d’alliages liquides Ge-Si alimentés à l’azote. La croissance d’AlN se fera en alimentant un alliage liquide à base d’Al avec de l’ammoniac NH3.
L’étude de ces différents systèmes nous permettra de mettre en lumière les différents atouts de la croissance VLS, à savoir une grande qualité de croissance cristalline obtenue à des températures plus basses que pour la CVD conventionnelle, mais surtout, concernant les systèmes étudiés, la possibilité d’effectuer un dopage du matériau de façon douce en utilisant la phase liquide durant la croissance. 
Les partenaires de ce projet possèdent des compétences et connaissances très complémentaires sans lesquels le projet n’est pas réalisable. La rédaction de brevets sera envisagée si les résultats atteignent les espérances fixées.