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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0533

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

Nouveaux matériau pour l’énergie: des couches minces d'oxynitrures pour photoelectrodes

RÉSUMÉ DU SUJET

L’hydrogène est un excellent vecteur d’énergie à haute densité énergétique massique, de plus c’est un élément essentiel pour convertir le CO2 excédentaire en carburant. Il peut être fabriqué de manière décarbonnée par photo-électrolyse de l’eau en utilisant l’énergie solaire. Les photo-anodes les plus pertinentes sont obtenues avec des oxydes métalliques. Toutefois, la majorité des oxydes ont des gaps trop grands pour absorber efficacement le spectre solaire.

Dans la thèse expérimentale proposée, nous proposons de réaliser une nouvelle classe de matériau : des photoélectrodes à base d’oxynitrure. L’ajout d’azote dans la maille d’oxyde est de nature à permettre une réduction du gap pour le faire tendre vers la valeur idéale pour l’absorption du spectre solaire, mais pour des taux de dopage élevés il induit un déséquilibre des charges qu’il est nécessaire de compenser par l’ajout d’un élément chimique supplémentaire dans la maille. Pour cette étude, nous étudierons des échantillons modèles préparés par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma d’oxygène atomique et d’azote atomique. Le but de cette étude est de déterminer, d'un point de vue fondamental, le rôle du taux d’azote et des éléments chimiques de compensation dans différents oxydes (TiO2, BaTiO3…), leur influence sur la structure électronique, sur l'absorption du spectre solaire et sur le photo-courant, mais aussi les changements de la structure cristallographiques. Cette thèse vise la réalisation et l’étude d’une nouvelle classe de photoélectrodes susceptible d’améliorer considérablement les procédés de production d’hydrogène.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

master 2 phisico chimie materiaux

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l’Etat Condensé
Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Hélène MAGNAN  

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/LNO
IRAMIS/SPEC
CEA - Paris Saclay
Bât.772 point courrier 135
91191 Gif-sur-Yvette Cedex

Téléphone : +33 1 69 08 94 04

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Physique en Île-de-France (EDPIF)
DIRECTEUR DE THÈSE

Antoine BARBIER

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/LNO
Alternative Energies and Atomic Energy Commission CEA/Saclay - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO – CNRS UMR 3680, Bât. 772, Orme des Merisiers, F91191 Gif-Sur-Yvette France