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Post-doctorat (H/F): Hétérostructures van der Waals à base de phosphore noir : structure et confinement optique

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 6 juillet 2022

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Informations générales

Référence : UMR104-ANNLOI-005
Lieu de travail : CHATILLON
Date de publication : mercredi 15 juin 2022
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 15 juillet 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2750 et 3900 euros bruts mensuels selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Le chercheur aura pour mission de fabriquer par voie sèche en boite à gants des hétérostructures de Van der Waals à base de feuillets 2D de phosphore noir twistées ou non et de nitrure de bore obtenus par exfoliation mécanique de cristaux massifs ou synthèse directe et de corréler leurs propriétés structurales et leurs propriétés spectroscopiques. Il aura également pour mission définir la poursuite de l'instrumentalisation de la boité à gants par un diagnostic spectroscopie complétant les diagnostics de caractérisation déjà implémentés.

Activités

Le chercheur partagera son activité sur trois sites du consortium d'un projet ANR (voir le contexte). Il effectuera les fabrications des hétérostructures dans une boite à gants instrumentée et leurs caractérisations structurales avec des moyens de microscopie et de spectroscopie dont le LEM dispose l'accès (optique, AFM, TEM, STEM-EELS). Des campagnes poussées de spectroscopie Raman et microphotoluminescence dans le visible-IR seront menées dans le groupe de J. Barjon (GEMaC, UVSQ, Versailles). Enfin, la passivation des échantillons de phosphore noir ainsi que des expériences de transport pourront être réalisées à UMphy-Thalès (Palaiseau). Ce corpus d'expériences ser étroitement articulé avec des travaux théoriques menés au LEM sur la modélisation des effets quantiques liés au confinement dans les couches minces et à leur environnement diélectrique.

Compétences

- Bonnes connaissances en physique des semi-conducteurs et en spectroscopies optiques sont indispensables
- Expérience indispensable dans la manipulation ou l'étude de matériaux 2D et un goût affirmé pour l'expérimentation et la technique
- Expérience en microscopie électronique, traitements numériques et analyses de données (images, datacubes, spectres) sera appréciée.
- Bonne maîtrise de l'anglais est attendue à l'oral et à l'écrit, notamment pour la rédaction d'articles scientifiques et de rapports dans le cadre de projets collaboratifs.

Contexte de travail

Le projet est partie prenante d'un projet ANR piloté par le LEM, qui implique les laboratoires GEMaC (groupe de J. Barjon et UMPHY –Thalès (groupe de P. Sénéor) de l'Université Paris Saclay ainsi qu'une collaboration avec le LP2N (U. Bordeaux, groupe d'E. Gaufrès)). Le projet est centré sur l'étude des propriétés structurales et optoélectroniques de couches atomiques de phosphore noir qui est entré dans la famille des matériaux bidimensionnels 2D en 2014 et qui présente des propriétés originales parmi les semi-conducteurs de cette famille, du fait de son anisotropie cristalline et du caractère modulable de son gap électronique en fonction du nombre de couches atomiques.
La découverte des matériaux bidimensionnels en 2004 a ouvert des perspectives prometteuses dans de nombreux domaines (électronique, mécanique, thermique, spintronique …). Chacun de ces matériaux présente en effet des propriétés bien spécifiques qui dépendent de leur faible dimensionnalité mais aussi de leur structure propre et qui sont à la base de nombreuses applications présentes et à venir dans notre quotidien allant des écrans souples à la nanomédecine. Une façon de fournir des degrés de liberté supplémentaires sur les effets physiques consiste à combiner, tel un jeu de lego, plusieurs nanomatériaux ensemble. Concrètement il s'agit de manipuler les nanomatériaux et de les placer en interaction dans des hétérostructures pour obtenir des propriétés nouvelles avec la promesse d'enrichir encore davantage leurs possibilités. Une amélioration significative des performances des couches atomiques intégrées dans des hétérostructures a déjà été démontrée. Les propriétés optiques et électroniques de ces structures restent à découvrir. En particulier, sur le plan des propriétés de luminescence, la richesse de la nature des excitons présents dans ces empilements et à l'interface entre les couches commence à être dévoilée (excitons interplans, d'interface, de moiré, …) avec des fonctionnalités prometteuses pour l'optoélectronique (excitronique, twistronique, straintronique).
Sur le plan expérimental, l'objectif général du projet est de concevoir et fabriquer différents types d'hétérostructures à base de phosphore noir en faisant varier l'orientation cristalline entre les couches, le nombre de couches le diélectrique du matériau encapsulant et d'étudier comment ces caractéristiques topologiques agissent et conditionnent les propriétés opto-électroniques des hétérostructures ainsi élaborées.

Contraintes et risques

Les trois laboratoires, LEM, GEMaC et UMPHY ont une expérience éprouvée de travail en commun acquise par la conduite de projets successifs et l'encadrement de doctorants et chercheurs post-doctorants communs. Les moyens sont en place dans les différents laboratoires.
Les contraintes sont le travail sur plusieurs sites et la programmation de campagnes de spectroscopie à température cryogénique.

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