Ingénierie Phononique Et Photonique de Nanofils

il y a 3 semaines


Villeurbanne, France Institut des Nanotechnologies de Lyon Temps plein

**Ingénierie phononique et photonique de nanofils uniques via le contrôle de leurs morphologies**:

- Réf
- **ABG-112546**
- Sujet de Thèse- 27/03/2023- Contrat doctoral- Institut des Nanotechnologies de Lyon- Lieu de travail- Ecully / Villeurbanne - Auvergne-Rhône-Alpes - France- Intitulé du sujet- Ingénierie phononique et photonique de nanofils uniques via le contrôle de leurs morphologies- Champs scientifiques- Matériaux
- Physique
- Sciences de l’ingénieur
- Mots clés- Nanofils, semiconducteurs, photonique, phononique, épitaxie**Description du sujet**:
**Objectifs de la thèse **:L’objectif de la thèse est de démontrer le potentiel des nanofils semiconducteurs III-V comme matériau de base pour la réalisation de cristaux phononiques et photoniques. Il s’agira en particulier de démontrer l’efficacité d’une méthode de fabrication originale mêlant croissance épitaxiale et gravure sélective. La méthode de fabrication permettra l’étude fondamentale de différents phénomènes physiques (rectification thermique et piégeage de la lumière notamment) et la réalisation de dispositifs (générateur thermoélectrique et laser).**Verrous scientifiques **:Dans ce contexte la fabrication de structure unidimensionnelle à modulation périodique de l’indice optique, ou encore du coefficient de conduction thermique est un verrou majeur. Une approche originale consiste en la modulation périodique du diamètre de nanofils. Cela peut être réalisé par une méthode récemment développée par Christesen et al. [1] mêlant croissance épitaxiale et gravure sélective sur des nanofils de Silicium [1, 2, 3].**Contributions originales attendues **:La réalisation de nanofils III-V à modulation périodique de diamètre n’a jamais été réalisée et ouvrirait un vaste champ de recherche allant de l’étude au contrôle des mécanismes de fabrication, au développement de propriétés optiques et thermiques contrôlées. Les matériaux III-V présente l’avantage de posséder un gap direct et une excellente accordabilité via la modulation de leur composition.- Il s’agira dans un premier temps de réaliser des structures à diamètre contrôlée par croissance puis gravure sélective. Dans un deuxième temps les propriétés physiques seront étudiées. L’équipe matériaux à l’INL possède une vaste expérience de la croissance de nanofils semiconducteurs III-V ainsi que la fabrication de dispositifs associés et leur caractérisation.**Programme de recherche et démarche scientifique proposée**:

- La thèse comporte trois volets principaux : (i) modélisation et design, (ii) croissance et fabrication des nanostructures et (iii) caractérisation optique et thermique des nanostructures.- La modélisation des propriétés optiques aura pour but d’établir une correspondance claire entre morphologie et propriétés. Concernant les propriétés optiques il s’agira de déterminer les tailles caractéristiques permettant le meilleur filtrage de phonon pour la thermoélectricité notamment.- La fabrication des nanostructures sera réalisée par croissance Vapeur-Liquide-Solide par épitaxie par jets moléculaires, en variant le dopage et/ou la composition chimique des nanofils durant leur croissance. Ainsi une étape de gravure sélective viendra moduler périodiquement le diamètre des nanofils comme réalisé dans la référence [2] sur nanofils de silicium.- Enfin, les mesures de photoluminescence et de transport thermique permettront d’établir des relations morphologies / propriétés claire à la fois en photonique et en phononique.- Le doctorant sera intégré à l’équipe
- _Matériaux Fonctionnels et Nanostructures_ de l’INL. Les outils de croissance et fabrication sont entièrement disponibles au laboratoire principalement sur le site de l’Ecole Centrale de Lyon via la centrale technologique
- _NanoLyon_.**Références bibliographiques sur le sujet de thèse**:
- [2] S. Kim- [3] J. P. Custer-
**Nature du financement**:

- Contrat doctoral**Précisions sur le financement**:
**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Institut des Nanotechnologies de LyonLe laboratoire est multi-sites avec des localisations sur les campus d’Ecully et de Lyon-Tech La Doua. Il regroupe environ 200 personnes dont 121 personnels permanents. L’INL est un acteur majeur du Pôle de Recherche et d’Enseignement.

**Matériaux fonctionnels**

Intégration monolithique d’oxyde fonctionnels sur Silicium, hétérostructures combinant III-V, nanostructuration par anodisation électrochimique, hétérostructures III-V pour la photonique, nanoémetteurs et nanosondes, nanocaractérisation, études physiques.

**Électronique**

Monoélectronique, nanodispositifs en Silicium, dispositifs intégrant des matériaux fonctionnels, architectures de calcul à base de technologies émergentes, systèmes de capteurs distribués, méthodes de conception hétérogène, MEMS, caractéri



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