Nanoplaquettes de semi-conducteurs III-V // III-V semiconductor nanoplatelets

Les nanoplaquettes semi-conducteurs (NPLs) sont une classe de nanostructures bidimensionnelles qui possèdent des propriétés électroniques et optiques distinctes de celles des quantum dots sphériques (QDs). Ils présentent un confinement quantique fort dans une seule dimension, l'épaisseur, qui peut être contrôlée à la monocouche près par des méthodes de synthèse chimique en solution. De ce fait les NPLs émettent une lumière avec une largeur spectrale extrêmement étroite. En même temps, ils présentent un coefficient d’absorption très élevé. Ces propriétés en font des candidats idéals pour différentes applications (diodes électroluminescentes pour des écrans à consommation électrique réduite, photocatalyse, émetteurs à photons uniques, lasers,…).
Pour l’instant seule la synthèse de NPLs de chalcogénures de métaux est maîtrisée. Ces matériaux présentent soit des éléments toxiques (CdSe, HgTe, etc.) soit une grande largeur de bande interdite (ZnS, ZnSe). Pour ces raisons le développement des méthodes de synthèse pour des NPLs de semi-conducteurs III-V, tel que l’InP, InAs et InSb présente un grand enjeu. Dans cette thèse nous développerons des nouvelles approches synthétiques pour la croissance des NPLs d’InP, explorant différentes voies et utilisant des caractérisations in situ ainsi que la méthode de plans d’expérience assistée par machine learning. Des simulations numériques seront utilisées pour déterminer la réactivité des précurseurs et pour modéliser les mécanismes induisant la croissance anisotrope.
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Colloidal semiconductor nanoplatelets (NPLs) are a class of two-dimensional nanostructures that have electronic and optical properties distinct from those of spherical quantum dots (QDs). They exhibit strong quantum confinement in a single dimension, their thickness, which can be controlled on the monolayer level using solution chemistry. As a result, NPLs emit light with an extremely narrow spectral width and at the same time, they have a very high absorption coefficients. These properties make them ideal candidates for various applications (e.g., light-emitting diodes for low-power-consumption displays, photocatalysis, single-photon emitters).
At present, only the synthesis of metal chalcogenide NPLs has been mastered. These materials either contain toxic elements (CdSe, HgTe, etc.) or have a large bandgap (ZnS, ZnSe). For these reasons, the development of synthesis methods for III-V semiconductor NPLs, such as InP, InAs and InSb is currently a major challenge. In this thesis, we will develop new synthetic approaches for the growth of InP NPLs, exploring different avenues and using in situ characterizations as well as machine learning assisted design of experiments. Numerical simulations will be used to determine the reactivity of precursors and to model the mechanisms inducing anisotropic growth.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DIESE
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Chimie et Sciences du Vivant (EDCSV)
Directeur de thèse : Reiss Peter
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRIG//SYMMES
URL : https://www.g-qdlab.com/
URL : https://www.symmes.fr

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DIESE

chimiste