Missions

Le développement rapide de l'industrie électronique avec la miniaturisation des appareils, la densification de la puissance qui en découle ainsi que la transition énergétique urgente imposent des défis à la fois pour la nano-ingénierie des matériaux et pour la gestion de l'énergie en vue d'une dissipation efficace de la chaleur perdue. Pour rendre possible et fiable la densification des dispositifs, des solutions intelligentes et innovantes à l'échelle nanométrique sont nécessaires. Les matériaux 2D continuent de révolutionner la façon dont nous concevons des dispositifs à haute performance, en particulier dans les domaines de la conversion et du stockage de l'énergie durable, de la remédiation et de la détection. En outre, les matériaux 2D ont été introduits comme solution pour les matériaux de gestion thermique afin de résoudre les problèmes de dissipation thermique dans les dispositifs électroniques et optoélectroniques. Parmi la pléthore de matériaux 2D, le graphène et le h-BN se distinguent par leur conductivité thermique élevée et leur flexibilité mécanique. Ces deux matériaux, principalement sous leur forme vierge, ont fait l'objet d'études approfondies au cours des dernières décennies. Il est aujourd'hui possible de mesurer directement leurs propriétés thermiques à l'échelle nanométrique. Nous proposons ici de nous concentrer, de développer et d'améliorer de nouvelles stratégies et configurations de fonctionnalisation pour obtenir une direction préférentielle de dissipation thermique dans le but de créer des éléments de construction pour la gestion thermique tels que des guides thermiques, des lentilles, des répartiteurs ou des redresseurs thermiques.

Activités

La stratégie principale de notre proposition pour obtenir une gestion thermique intelligente, en brisant la loi de Fourier, est la perforation nanométrique contrôlée, et l'encapsulation partielle et/ou l'amorphisation des matériaux 2D.
L'originalité de notre projet est de concevoir l'organisation spatiale et la distribution de la densité des centres de diffusion des phonons à la même échelle que leur longueur d'onde (quelques dixièmes de nm à 300K), de l'aspect théorique aux mesures dans l'espace nanométrique et aux échelles de temps sub-picosecondes, dans le but d'adapter le transport de la chaleur au-delà du régime classique (diffusif) aux domaines de l'hydrodynamique balistique et thermique. Pour ce faire, nous avons choisi des matériaux 2D, qui sont des plateformes idéales pour ce type d'études fondamentales, permettant la sonde expérimentale directe des profils spatiaux de température et présentant une physique thermique entièrement nouvelle à des échelles de longueur et de temps où la loi de Fourier n'est plus valide.
Les techniques de mesure sans contact sont donc essentielles pour comprendre le comportement des porteurs de chaleur dans les matériaux. La combinaison des techniques de thermoréflectance dans le domaine temporel et fréquentiel est un outil puissant de mesure sans contact pour caractériser le transport de chaleur dans des dimensions 3D sur des matériaux de petite taille. Ce poste de post-doctorant consistera à utiliser des systèmes de thermoréflectance de pointe qui constituent un spectromètre de phonon à bande ultra-large unique pour mesurer des échantillons supportés et suspendus.
Le candidat devra améliorer le banc expérimental pour les mesures de transmission en fonction de la température de 77K à 900K. La longueur d'onde du système TDTR actuel sera adaptée aux longueurs d'onde de 800 nm et 400 nm pour la sonde et la pompe, respectivement, qui se sont avérées donner un signal exploitable sur le graphène, mais d'autres longueurs d'onde seront testées.
Les mesures commenceront par des mesures ponctuelles sur des échantillons supportés et suspendus. Les échantillons suspendus déjà utilisés pour la spectroscopie Raman et la thermométrie peuvent être utilisés avec les systèmes de thermoréflectance. Des cartes de température seront acquises pour identifier les propriétés thermiques dans le plan à l'aide de méthodes d'inversion, telles que la méthode de la parabole. Pour réaliser l'acquisition, le système est équipé pour déplacer indépendamment l'échantillon et chaque laser.

Compétences

Le candidat devra avoir une sérieuse compétence en optique femtoseconde et instrumentation.
Il devra maitriser des langages de programmations tels que Matlab et Labview.
Des connaissances de base de physique du solide et de thermique sont attendues.
Maitrise de l'anglais et du français niveau B2 au minimum.

Contexte de travail

Le laboratoire LOMA de l'Université de Bordeaux est spécialisé dans l'imagerie ultra-rapide de transfert d'énergie et est actuellement le laboratoire le plus avancé dans la maîtrise de la thermoréflectance hétérodyne dans le domaine temporel ( Heterodyne Time Domain Thermoreflectance - HeTDTR), qui a été démontrée en particulier pour la caractérisation thermique et acoustique de matériaux nanostructurés tels que les substrats SOI, les super-réseaux ou les dispositifs plasmoniques. Les encadrants sont Stefan Dilhaire (Pr) et Stephane Grauby (Pr) à l'université de Bordeaux.

Contraintes et risques

Les risques sont ceux relatifs à l'utilisation de lasers de classe iv.