Félicitations à Ayah TAIHI qui a soutenu sa thèse avec succès (Couplage plasma–interface dans les décharges à barrière semi-conductrice)

Félicitations à Ayah TAIHI qui a soutenu avec succès sa thèse intitulée "Couplage plasma–interface dans les décharges à barrière semi-conductrice " le 27 mars 2026.

• Résumé

  • Bien que les décharges à barrière diélectrique (DBD) soient largement utilisées pour la génération de plasmas à pression atmosphérique, leurs performances sont souvent limitées par la filamentation et une densité d’énergie restreinte. Récemment, les décharges à barrière semi-conductrice (SeBD) ont émergé comme une alternative prometteuse, offrant une génération de plasma plus homogène ainsi qu’un potentiel de densité d’énergie plus élevé.

  • Afin d’élucider les mécanismes physiques sous-jacents, ce travail présente une étude expérimentale des SeBD générées à l’aide d’impulsions nanosecondes appliquées sur des substrats Si–SiO₂. Le comportement du plasma a été caractérisé par imagerie rapide, mesures courant-tension et spectroscopie d’émission optique. Dans un premier cadre phénoménologique, la SeBD a été comparée à un condensateur métal-oxyde-semiconducteur (MOS) fonctionnant en régime de forte inversion.

  • Tout d’abord, l’irradiation externe de l’interface renforce l’émission plasma et le champ électrique, avec un effet plus marqué aux courtes longueurs d’onde. Ces longueurs d’onde présentent une profondeur de pénétration plus faible dans le silicium et sont donc principalement absorbées dans la région de déplétion, ce qui favorise une séparation efficace des porteurs et l’amplification par ionisation d’impact. Par ailleurs, des niveaux de dopage intermédiaires du silicium ont été identifiés comme optimaux pour l’extension de la décharge, assurant un compromis entre recombinaison, mobilité et intensité du champ électrique interfacial. À l’inverse, le silicium intrinsèque entraîne une déformation de la SeBD, attribuée à une densité insuffisante de porteurs de charge pour écranter efficacement le champ électrique des charges de surface. Enfin, l’homogénéité et l’extension des SeBD dépendent de la forme des impulsions et de la polarité de la tension, ces paramètres contrôlant la formation de la région de déplétion ainsi que l’intensité du champ électrique à l’interface.

  • En résumé, ce travail apporte de nouveaux éclairages sur le couplage plasma–semi-conducteur à pression atmosphérique, en mettant en évidence les rôles combinés des effets photoniques et des champs électriques interfacials. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour la conception de dispositifs plasma exploitant la synergie entre les propriétés optoélectroniques des semi-conducteurs et la dynamique des décharges.

• Lieu de soutenance
  • Ecole polytechnique – Pierre Faurre auditorium.
• Composition du jury
  • Franck Plouraboue – Université de Toulouse, IMFT (Président)
  • Franz X. Bronold – University of Greifswald, Institute of Physics (Rapporteur)
  • Nicolas Naude – Université de Toulouse, LAPLACE (Rapporteur)
  • Pere Roca I Cabarrocas – Ecole polytechnique, LPICM (Examinateur)
  • Ana Sobota – Eindhoven University of Technology, TU/e (Examinatrice)
  • David Pai – Ecole polytechnique, LPP (Directeur de thèse)
  • Thibault Darny – Université Paris Saclay, LPGP (Invité)
  • Karim Ouaras – Ecole polytechnique, LPICM (Invité)