Ce projet est consacré à la croissance de nanofils de SiC et de nanotubes de carbone par MPACVD dans un réacteur tubulaire. Les conditions de pré-traitement de la couche catalytique de fer, indispensable à la croissances des nanostructures, ont favorisé la croissance de l'une ou l'autre structure. Un pré-traitement agressif dans un plasma d'hydrogène a permit la croissance de nanofils constitués d'un coeur de ß-SiC et d'une gaine de carbone. L'originalité du procédé utilisé est que l'apport de silicium pour la croissance de ces nanofils provient du sustrat lui-même. Deuxièmement, une étude sur la nanostructuration d'une couche catalytique de fer a été réalisée. L'effet des paramètres plasma, l'épaisseur du catalyseur et le temps de pré-traitement sur la taille et la formation des particules a été montré. Un modèle explicatif a également été élaboré. Après la nanostructuration du catalyseur, une étude paramétrique sur la croissance de NTC a été entreprise. Nous avons montré l'effet des paramètres plasma, et du taux de gaz méthane utilisé sur la qualité et la structure des NTCs. Une corrélation entre l'épaisseur de la couche catalytique et le diamètre des NTCs a été établie. De plus pour un temps de pré-traitement relativement long la croissance de nanomurs de carbone a été favorisée. / We report in this study, the growth of silicon carbide nanofibers and carbon nanotubes by MPACVD. Regarding to the pre-treatment conditions of the catalytic layer, used in our reactor, one structure is promoted. An aggressive pre-treatment lead to the growth of a core-shell structure of SiC nanofibers. The core is constituted of ß-SiC and the shell of carbon. The originality of this process resides in the fact that the silicon source to grow these nanofibers is the substrate itself. Secondly, the control of the nanostructuration and the patterning of iron catalyst film was studied. The effect of the hydrogen plasma conditions on the diameter and the density of the catalyst nanoparticles was studied and discussed. We were then able to propose a comprehensive mechanism for the metallic nanostructuration. The growth of carbon nanotubes (CNTs) was than carried out on the patterned catalyst nanoparticles. The plasma parametric study revealed the effect of the plasma power and pressure as well as the methane gas ratio on the quality and structure of the produced CNTs. A corrolation of the catalyst thickness and the CNTs diameters has been demonstrated. High quality double-walled and multi-walled CNTs of a diameter of about 1 nm have than been obtained. Besides, we have noted the gowth of carbon nanowalls for relatively long pre-treatment times.

L’objectif principal de ce travail de thèse a été l’optimisation des conditions de croissance du diamant dans un réacteur MPACVD afin d’une part, obtenir des films de diamant monocristallin à faible densité de dislocations, condition sine qua none pour une utilisation dans le domaine de l’électronique de puissance et, d’autre part, synthétiser des films épais (>100 μm) de diamant monocristallin intrinsèque et fortement dopés au bore sur substrats orientés (111), orientation cristalline connue pour favoriser la formation de macles. Dans une première partie, nous avons développé un procédé d’infléchissement et de confinement desdislocations en utilisant des substrats en forme de pyramide orientés (100) et en déterminant des conditions de croissance bien particulières. Cette étude innovante et originale a permis de lever plusieurs verrous scientifiques et technologiques qui ouvrent la voie à la réalisation de films de diamant monocristallin à faible densité de défauts. Dans une deuxième partie, l’effetdes différents paramètres de croissance a été étudié, afin d’optimiser notre procédé de croissance sur orientation (111). Il a ainsi été mis en évidence l’existence d’une fenêtre de couple pression/puissance micro-onde, température et concentration en méthane qui permettent d’assurer un bon compromis entre qualité cristalline et vitesse de croissance, permettant la synthèse de films épais de diamant fortement dopé au bore sur cette orientation ouvrant ainsi la possibilité de combiner l’efficacité de dopage de type n et la réalisation de composants bipolaires verticaux pour des applications en électronique haute tension-hautetempérature. / The main objective of this PhD thesis is the optimization of diamond growth conditions in a MPACVD reactor in order to one hand, synthesize single crystal diamond films with low dislocation density, prerequisite to their use in the field of power electronics and on the other hand, synthesize thick intrinsic and boron doped monocrystalline diamond films (>100 microns) on (111)-oriented substrates, crystallographic orientation which is well known to promote twinning. In a first part, a process of inflection and confinement of the dislocations has been developed using (100) pyramidal shape substrates coupled with specific growth conditions. This innovative and original study open the way for the fabrication of single crystal diamond films with low defect density. In a second part, the effect of different growth parameters has been studied to optimize our growth process for (111) orientation. It was thus demonstrated the existence of a narrow window of growth parameters pressure, microwavepower, temperature and methane concentration which ensures a good trade-off between crystalline quality and growth rate, allowing the synthesis of heavily boron-doped diamond thick films on this specific orientation, thus opening the possibility of combining the n-type doping efficiency and achieving vertical bipolar components for applications in hightemperaturehigh-voltage electronics.