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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-18-0392

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique du solide, surfaces et interfaces / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Croissances avancées de nanostructures verticales 1D en AlGaN pour l’emission UV

RÉSUMÉ DU SUJET

La croissance par MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) de nanofils de GaN entourés de puits quantiques GaN/InGaN a été longuement étudiée au laboratoire et est aujourd’hui parfaitement maitrisée [1]. Ceci est une avancée importante car cela rend envisageable la fabrication et la production industrielle de LED à nanofils pour l’émission de lumière dans le visible (couleur bleue, verte et blanche).

Dans le même esprit, nous souhaitons développer de nouvelles nanostructures verticales 1D pour l’émission de lumière dans l’UV. Des résultats pionniers et prometteurs ont été obtenus au laboratoire à l’aide de puits quantiques GaN/InAlN épitaxiés autour des fils de GaN avec une émission à 330 nm jusqu’à la température ambiante [2]. A partir d’un simple recuit in situ, nous avons démontré la possibilité de graver le cœur des fils en GaN tout en préservant les propriétés optiques des puits quantiques. Ainsi, nous avons réalisé pour la première fois des tubes à puits quantiques présentant d’excellentes propriétés optiques [3].

Le but de la thèse est de développer de nouveaux puits quantiques du type GaN/AlGaN ou AlGaN/AlN sur des nanostructures 1D (fils, tubes, bandes), afin de pouvoir atteindre des longueurs d’ondes d’émission dans l’UV lointain (<280 nm) capable de détruire des bactéries. Il s’agit d’un enjeu majeur pour le développement des LED UV, car cela permettrait d’envisager de nouvelles applications telles que le traitement de l’eau ou la stérilisation. Cette étude a pour ambition de mieux connaître la potentialité des nanostructures 1D pour émettre de l’UV lointain. Ce type de nanostructures 1D à puits quantiques permet aussi d’envisager la réalisation de détecteur IR inter-sous-bande dans le domaine du THz.

Le développement de plusieurs étapes seront nécessaires pour mener à bien ce projet de thèse : (i) la réalisation de nanostructures 1D en Al(Ga)N en combinant croissance et gravure sélective, (ii) l’épitaxie de puits quantiques à base d’AlGaN sur ces nanostructures, (iii) la caractérisation poussée structurale et optique et (iv) le design de nouveaux dispositifs et leurs réalisations. La thèse s’appuiera sur un réseau de collaborateurs bien connus (C2N, EPFL, Univ. Tyndall…) pour progresser efficacement.

Le travail est essentiellement expérimental permettant d’explorer des phénomènes fondamentaux à l’échelle nanométriques tout en participant à une thématique de recherche particulièrement active sur le développement des nouveaux dispositifs LED pour l’UV.

[1] R. Koester et al., Nano Lett. 11, 4839 (2011).

[2] C. Durand et al., ACS Photonics 1, 38 (2014).

[3] C. Durand et al., Nano Lett. 17, 3347 (2017).

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut nanosciences et cryogénie
Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques
Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2018
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Christophe DURAND  

UGA
DRF/INAC/PHELIQS/NPSC
CEA-CNRS group "Nanophysique et Semiconducteurs"
PHELIQS, INAC, Grenoble, F-38054, France

Téléphone : +33 4 38 78 19 77

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Université Grenoble Alpes
Ecole Doctorale de Physique de Grenoble
DIRECTEUR DE THÈSE

Joël EYMERY

CEA
DRF/INAC/MEM/NRS
Head of CEA "Nanostructures and Synchrotron Radiation” Laboratory
Grenoble Alpes University, INAC-MEM-NRS, 38054 Grenoble, France.