Les semi-conducteurs CZT : Croissance, propriétés à l’échelle atomique et intégration dans la détection des rayons X

COÛT DU PROJET:

2 275 814 $

CONTRIBUTION DE PRIMA:

1 021 814 $

DÉTAILS DU PROJET:

Ce projet a comme objectif principal le développement d’une compréhension fondamentale et complète des propriétés des cristaux CZT afin d’optimiser leur comportement électronique et leur efficacité de détection de rayons X.

En combinant des méthodes expérimentales d’analyse à l’échelle atomique avec de nouvelles méthodes de calculs théoriques, l’équipe prévoit établir dans une première étape le lien entre les imperfections de la structure cristalline et le comportement de charges électriques. Ces connaissances manquent encore dans la littérature à cause de l’absence jusqu’à présent de méthodes expérimentales et théoriques capables d’élucider le comportement de l’échelle atomique à l’échelle de dispositif. Notre équipe (Polytechnique et McGill) a développé récemment de nouveaux outils pour combler ce vide et établir les connaissances nécessaires pour propulser le développement des semiconducteurs CZT. Ensuite, le rôle de la surface dans le transport des charges sera étudié afin d’éliminer toute perte de charge et obtenir des meilleurs contacts électriques tout en explorant différents designs afin d’améliorer la réponse des détecteurs CZT. Ces études seront nécessaires pour comprendre le comportement des semiconducteurs CZT aux différentes étapes de la microfabrication. Les données obtenues seront utilisées pour mettre en place un logiciel de simulation de la performance de détecteurs CZT afin de guider la mise en place de systèmes d’imagerie à rayon X.

Le succès de ce projet aura un impact sur plusieurs secteurs socio-économiques au Québec tels que la santé, la sécurité et la surveillance. À titre d’exemple, l’imagerie à rayons X est omniprésente dans le transport aérien et le secteur médical. La disponibilité de détecteurs performants réduira la dose et le temps nécessaires pour l’acquisition des images de haute qualité ainsi assurant des diagnostics précis et rapides.

Les semi-conducteurs CZT présentent un ensemble intéressant de propriétés physiques qui en font une plate-forme fertile pour découvrir et exploiter de nouveaux processus quantiques. Par exemple, le grand couplage spin-orbite de ce système offre un degré de liberté supplémentaire pour concevoir des états de spin et mettre en œuvre des transistors et des qubits basés sur le spin, qui sont les éléments constitutifs de la communication et de l’informatique classiques et quantiques.

Le projet va mettre en valeur les matériaux de haute pureté développés par 5N Plus et les intégrer dans des technologies qui peuvent créer des occasions d’affaires dans le secteur médical pour Analogic Canada

Le projet permettra de former 5 étudiants au doctorat, 3 étudiants au bac et 5 postdocs