Réalisation de metasurface par auto-assemblage de copolymères à blocs // Fabrication of Metasurfaces by Self-Assembly of Block Copolymers

Les copolymères à blocs (BCP) sont une technologie en pleine expansion industrielle, offrant des perspectives prometteuses pour la nanostructuration de matériaux. Ces polymères, constitués de chaînes de blocs chimiquement distincts, s'auto-assemblent pour former des structures ordonnées à l'échelle nanométrique. Cependant, leur utilisation actuelle est limitée à une nanostructuration spécifique par produit (1 produit = 1 nanostructuration), restreignant ainsi leur potentiel d'application.
Cette thèse propose de développer une méthode innovante pour créer plusieurs motifs en une seule étape d'auto-assemblage des BCP grâce à un mélange de deux produits. L'étudiant(e) s'intéressera également au contrôle de la localisation des motifs en utilisant la chemoepitaxie, une technique combinant le guidage chimique et morphologique pour contrôler précisément la position des motifs à l’échelle micrométrique et nanométrique. Le travail se déroulera en plusieurs étapes : compréhension des mécanismes des copolymères à blocs mélangés, développement de substrats fonctionnalisés pour la chemoepitaxie en utilisant des techniques de lithographie avancées, et réalisation d'expériences d'auto-assemblage des BCP sur ces substrats. Les structures obtenues seront analysées grâce aux équipements de métrologie disponibles au CEA-Leti.
Les applications visées incluent la création de nanostructures capables d'interagir avec la lumière, réduisant la diffraction et contrôlant la polarisation. Les résultats attendus incluent la démonstration de la capacité à générer plusieurs types de motifs en une seule étape d'auto-assemblage, avec un contrôle précis de leur position et de leurs dimensions.

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Block copolymers (BCP) are an industrial technology in full expansion, offering promising perspectives for material nanostructuring. These polymers, composed of chemically distinct block chains, self-assemble to form ordered structures at the nanometric scale. However, their current use is limited to specific nanostructuring per product (1 product = 1 nanostructuring), thus restricting their application potential.

This PhD proposes to develop an innovative method to create multiple patterns in a single BCP self-assembly step using a mixture of two products. The student will also focus on controlling the localization of these patterns using chemoepitaxy, a technique combining chemical and morphological guidance to precisely control the position of patterns at the micrometric and nanometric scales.

The work will proceed in several steps: understanding the mechanisms of mixed block copolymers, developing functionalized substrates for chemoepitaxy using advanced lithography techniques, and conducting BCP self-assembly experiments on these substrates. The resulting structures will be analyzed using the metrology equipment available at CEA-Leti.

The targeted applications include the creation of nanostructures capable of interacting with light, reducing diffraction, and controlling polarization. The expected results include demonstrating the ability to generate multiple types of patterns in a single self-assembly step, with precise control over their position and dimensions.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service des procédés de Patterning
Laboratoire : Laboratoire
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Ecole Doctorale des Sciences Chimiques (EDSC)
Directeur de thèse : FLEURY Guillaume
Organisme : Université Bordeaux - Institut Polytechnique de Bordeaux
Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO) - UMR 5629

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service des procédés de Patterning

BAC +5 nanotechnology, chemistry, or physics