Développement de structures photoniques accordables intégrant des matériaux thermochromes et électrochromes par ALD et PVD

Dans le cadre de projets régionaux, nationaux et internationaux, l'équipe NIMPH du laboratoire CIMAP de Caen développe des couches innovantes pour des applications variées, notamment par pulvérisation cathodique magnétron et dépôt chimique de couche atomique (ALD : Atomic Layer Deposition). L'ALD est une technique clé pour déposer des films uniformes sur de grandes surfaces et des architectures 3D complexes, grâce à des réactions séquentielles et auto-limitantes entre des précurseurs chimiques. Cette méthode permet d'obtenir des couches minces de haute qualité, avec un contrôle précis de l'épaisseur et de la composition, ce qui est indispensable pour les applications optoélectroniques et photoniques avancées. Les matériaux épais ou alternés seront déposés de façon complémentaire par une technique de PVD (pulvérisation cathodique).

L'objectif principal de cette thèse est de concevoir et fabriquer par ALD et PVD des structures photoniques accordables intégrant des matériaux thermochromes (VO₂) et électrochromes (WO₃). Ces matériaux, capables de moduler activement leurs propriétés optiques et thermiques sous l’effet de stimuli externes (température, tension électrique), représentent une solution prometteuse pour répondre aux défis actuels de la gestion dynamique de l’énergie. Les structures développées dans le cadre de cette thèse viseront à réduire la consommation énergétique dans des applications variées, notamment le refroidissement radiatif dynamique et le camouflage thermique. Les structures photoniques accordables développées dans cette thèse pourraient répondre aux différents défis énergétiques actuels, en permettant une gestion dynamique et efficace de l'énergie thermique dans divers environnements.

Les films développés dans cette thèse seront caractérisés par une transition de phase contrôlée et une stabilité accrue sous cycles thermiques et électriques. La thèse portera sur plusieurs domaines d'étude :

• Croissance et optimisation des matériaux : Le premier axe portera sur la croissance et l’optimisation des matériaux, avec une détermination précise des paramètres clés de dépôt par ALD, tels que le temps de pulse, la température de croissance, le temps de purge et le nombre de cycles, afin d’obtenir des films aux propriétés optoélectroniques optimisées. Une attention particulière sera accordée à l’étude de l’influence des dopants, comme le tungstène pour le VO₂ ou le lithium pour le WO₃, sur les performances et la stabilité des matériaux.
• Caractérisation structurale et spectroscopique : Le second axe concernera la caractérisation structurale et spectroscopique avancée, en utilisant des techniques de pointe comme l’AFM, la microscopie électronique, la DRX, l’ellipsométrie, la spectroscopie FTIR, RAMAN et la photoluminescence pour analyser les propriétés physiques, chimiques et optiques des couches minces. Une caractérisation in situ, si possible, permettra également de suivre l’évolution des propriétés des matériaux pendant leur croissance.

Sécurité : Formation prévue : habilitation laser, salle blanche (Norme ISO 7)

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Le candidat idéal aura une formation solide en physique du solide, science des matériaux ou physique-chimie. Une expérience pratique avec les techniques expérimentales mentionnées (AFM, DRX, ellipsométrie, etc.) sera un atout important pour le recrutement.