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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0521

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

Synthèse et étude des propriétés optoélectroniques d'hétérostructures de matériaux semiconducteurs bidimensionnels

RÉSUMÉ DU SUJET

Les matériaux bidimensionnels (2D), c’est-à-dire dont l'épaisseur est de dimension atomique (comme par exemple le graphène) constituent depuis 2004 un domaine de recherche à part entière. Ce domaine est d'un dynamisme exceptionnel, tant sur le plan fondamental qu'en termes de perspectives d'applications. Parmi les matériaux 2D, les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMDCs) comme MoS2, MoTe2, WSe2, SnS2, HfS2 sont des semiconducteurs ultra-minces aux propriétés particulièrement intéressantes pour l'électronique, l'optique ou dans le domaine des nouvelles énergies. De façon plus remarquable encore, ces matériaux 2D peuvent être combinés entre eux pour former des hétérostuctures de van der Waals (HS-vdW) et constituer ainsi une palette de matériaux totalement nouveaux aux propriétés ajustables. Dans la large famille des TMDCs bidimensionnels, le projet se concentrera sur l'association de matériaux semiconducteurs à gap direct ayant respectivement une faible et une forte affinité électronique permettant de former des hétérostructures de type-II. Sous éclairement, ces hétérostructures conduiront à une séparation efficace des charges photo-générées, phénomène clé pour les photo-détecteurs, les cellules photovoltaïques ou la photo-catalyse par exemple. Dans ce contexte, ce sujet de thèse inclura: (1) la synthèse de différents semi-conducteurs 2D (MoS2, WS2, SnS2) par CVD (chemical vapor deposition) et leur association en hétérostructures verticales ou latérales, (2) la caractérisation détaillée des propriétés physiques et chimiques des matériaux individuels et des hétérostructures, (3) l'évaluation du potentiel de ces hétérostructures pour des applications en optoélectronique et en catalyse. Ce dernier aspect passera par la réalisation et l'étude de dispositifs de type transistors et phototransistors à hétérostructures 2D dont les modes de fonctionnement et les performances seront étudiés en détails.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Ingénieur/Master 2, nanosciences

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie
Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Vincent DERYCKE  

CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN
DRF-IRAMIS/NIMBE Bât.125
CEA Saclay
91191 Gif sur Yvette Cedex

Téléphone : +33 1 69 08 55 65

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Physique et Ingénierie: électrons, photons et sciences du vivant (EOBE)
DIRECTEUR DE THÈSE

Vincent DERYCKE

CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN
DRF-IRAMIS/NIMBE Bât.125
CEA Saclay
91191 Gif sur Yvette Cedex