Le carbure de silicium (SiC), aussi appelé carborundum ou moissanite (nom donné par le Dr. Henri MOISSAN qui a été le premier à le synthétiser en 1905), est un composé solide formé par 50% de carbone et 50% de silicium. A l’état naturel, on ne trouve du SiC qu’en très faible quantité et dans des sites géologiques très particuliers tels les cheminées diamantifères, les cratères volcaniques kimberlitiques et même dans certaines météorites. De ce fait, la quasi-totalité du carbure de silicium vendu dans le monde est d’origine synthétique.

Ce matériau est à la fois une céramique et un semi-conducteur doté de propriétés exceptionnelles. Il est très dur (presque aussi dur que le diamant), chimiquement inerte et résistant aux hautes températures (> 1000°C ), à l’oxydation et aux environnements hostiles. Le SiC possède une grande conductivité thermique lui permettant d’évacuer la chaleur aussi efficacement qu’un métal. Il est utilisé comme abrasif depuis plus d’un siècle dans l’industrie (c’est le produit principal de la société Carborundum) mais de nos jours, ses applications se diversifient comme par exemple vers l’aérospatiale (moteurs fonctionnant à haute température, disques de freinage), les matériaux composites, les filtres à particules et diverses pièces de chauffage.

Ses propriétés optiques très proches de celles du diamant ont permis au SiC d’être utilisé, depuis peu, en bijouterie sous le nom de Moissanite. Cependant, la principale application des cristaux de carbure de silicium est le domaine de l’électronique. En effet, les composants à base de SiC sont supposés pouvoir fonctionner à de plus hautes températures, de plus fortes puissances, de plus grandes fréquences et dans des environnements plus hostiles que les composants actuels à base d’autres semi-conducteurs (comme le silicium, le germanium, l’arséniure de gallium…). Afin de profiter pleinement des propriétés exceptionnelles du carbure de silicium, il est impératif de maîtriser sa croissance sous forme de cristaux de très bonne qualité.

Un cristal est un matériau solide composé d’un empilement régulier et périodique d’atomes. Presque tous les matériaux solides (métaux, alliages, céramiques, sels, plastiques…) peuvent exister sous forme de cristaux si les conditions nécessaires à la bonne organisation des atomes sont atteintes. Dans la plupart des cas, il faut fournir de l’énergie (sous forme de chaleur ou de pression) aux atomes pour qu’ils puissent se positionner régulièrement dans un réseau tridimensionnel. Les cristaux trouvés dans la nature se sont généralement formés de manière spontanée, cependant cette procédure de croissance a l’inconvénient de créer beaucoup de défauts (empilement imparfait, inclusions d'autres matériaux...). Comme l'industrie de l'électronique a besoin de cristaux de très grande qualité pour améliorer les performances des composants fabriqués, les meilleurs cristaux formés spontanément sont généralement utilisés comme germe afin d'élargir la taille des cristaux voire d'améliorer leur qualité. Pour ce faire, une technique de croissance par réplication, appelée épitaxie (du grec "epi = sur" et "taxis = de manière ordonnée") est utilisée. Cette technique nécessite l'utilisation de réactifs et d'un germe.

Deux problèmes cruciaux doivent être résolus pour permettre l’élaboration de cristaux de SiC-3C utilisables pour des applications en électronique:

1) trouver un germe adéquat pour l’épitaxie du 3C (car il n’existe pas de cristaux de 3C de bonne qualité)