Missions

Cette mission postdoctorale fait partie d'un projet de recherche collaboratif, MODELGUIDE, dont l'objectif est de favoriser la conception et l'optimisation par modélisation de nouveaux types d'électrodes efficaces et sélectives pour la conversion du CO2. Ces électrodes utilisent des supports en silicium de différentes géométries (plats, micropiliers, micropores), décorés par des nanoparticules bimétalliques. L'objectif final est la valorisation du CO2 et la génération de « combustibles solaires ». MODELGUIDE propose une approche multidisciplinaire originale combinant des expériences de photoélectrochimie et des simulations photoélectriques et électrochimiques. Il associe l'expertise de trois laboratoires : ICMPE (Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est), GeePs (Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris) et TAE (Theoretical and applied Electrochemistry Group, dans l´université de Murcia en Espagne).
Le chercheur postdoctoral sera une personne clé dans le projet de recherche. Il/elle sera le lien entre deux laboratoires, ou se feront deux types de recherche :
- au GeePs (sous la direction de S. Le Gall, MdC à l'Université Paris-Saclay) : simulations photoélectriques (avec le logiciel SILVACO) et mesures physiques pour rationaliser et optimiser les matériaux (ex. dimensions des macrostructures, taux de couverture des nanoparticules métalliques).
- à l'ICMPE (sous la direction de E. Torralba, S. Bastide, CNRS) : recherche expérimentale sur la photoélectrochimie et le dépôt de catalyseurs métalliques sur silicium.

Activités

En fonction de son profil/expérience, il/elle sera principalement impliqué dans l'une des activités suivantes :
-Au GeePs : Utilisation du logiciel Atlas-SILVACO © pour des simulations 2D de la modulation de la courbure de bande du silicium (Si) aux interfaces NP métalliques/Si/électrolyte pour rationaliser la collecte des charges photoporteurs (vers les nanojonctions métalliques Si/NP vs. l'interface Si/électrolyte). Simulations en fonction du travail de sortie du métal, pour différentes polarisations et flux, afin d'évaluer leur effet sur la collecte des photoporteurs. Des expériences avec une sonde de Kelvin AFM seront réalisées pour déterminer le travail de sortie des différents métaux utilisés. La modélisation 2D sera étendue à l’échelle des macrostructures (de type micropiliers) « Si/électrolyte /NP » et ensuite à une géométrie 3D à symétrie axiale. Dans ces études, l'illumination solaire sera réalisée dans un premier temps par modélisation en ray tracing (indices optiques n-k variables). Une bonne connaissance des logiciels de simulation de type TCAD (Silvaco, Sentorus, SCAPS, etc.) est attendue.
-À l'ICMPE : Tests photoélectrochimiques des photocathodes par voltampérométrie cyclique sous illumination solaire. Détermination des potentiels de bandes plates par spectroscopie d'impédance. Électrolyses (chronoampérométrie) avec analyse des produits de réduction par CPG et RMN. Dépôt de catalyseurs métalliques sur silicium et leur caractérisation par SEM, XPS, XRD, pour déterminer la taille des nanoparticules, leur couverture, leur structure, afin de fournir les données nécessaires aux simulations.

Compétences

Le candidat doit avoir :
- Un doctorat en physique, chimie-physique (domaines connexes : électronique, photovoltaïque) ou en chimie (domaines connexes : photo/électrochimie, électrocatalyse).
- Expérience doctorale ou postdoctorale pertinente dans le domaine de la physique des semi-conducteurs, ou des dispositifs photovoltaïques/électroniques, ou de la photo/électrochimie.
- De bonnes compétences en communication orale et écrite sont nécessaires.
- Aptitude à travailler en équipe / en collaboration / sur des projets pluridisciplinaires.

Contexte de travail

L'ICMPE est une unité mixte de recherche (UMR 7182) du CNRS et de l'Université Paris-Est Créteil (UPEC). Les chercheurs de l'ICMPE (90 permanents et 70 non permanents) développent des recherches originales et innovantes dans les domaines de la chimie, de la science des matériaux, de la physique, de l'ingénierie et de la biologie, afin de répondre aux grands défis sociétaux. Les domaines d'expertise de l'ICMPE couvrent trois grands thèmes transversaux : Matériaux pour les structures et l'énergie, Matériaux et procédés pour l'environnement et le développement durable, Chimie pour la santé à l'interface du vivant. Le chercheur postdoctoral travaillera au sein du groupe PhotoElectroCatalyse pour l’Energie et l’Environnement (PECEE). PECEE développe des procédés d'élimination et de valorisation de polluants tels que l'urée, les nitrates et le CO2. Dans ce contexte, il élabore des matériaux d'électrodes composés de semi-conducteurs photoactifs d'une part et de catalyseurs bimétalliques supportés d'autre part, dont la composition et la nanostructuration sont optimisées. L'électrochimie est le principal outil d'investigation.
Le GeePs est une unité mixte CNRS, CentraleSupelec, Université Paris-Saclay et Sorbonne Université. Il est installé sur le campus de Centralesupelec de l’Université Paris-Saclay à Gif-sur-Yvette. Avec 250 collaborateurs, dont 130 permanents et environ 80 doctorants, il constitue l’un des laboratoires les plus importants en Ile de France dans le domaine de l’Ingénierie Électrique. Les travaux de recherche réalisés au sein de l’unité combinent une triple approche : théorie-modélisation numérique - caractérisation et validation expérimentale. Ils sont répartis sur 3 pôles qui permettent de mener des activités sur un continuum qui s’étend des matériaux aux systèmes électroniques ou de conversion d’énergie. Le chercheur postdoctoral travaillera au sein du département Matériaux, ou nous nous nous intéressons à des matériaux nouveaux pour des applications dans le domaine de l'électronique et de l'énergie. En particulier, nous étudions les aspects fondamentaux des matériaux, leurs propriétés électriques, mais aussi d'autres propriétés physiques ou physico-chimiques. Ces études s'étendent au fonctionnement et aux propriétés de composants fabriqués à partir de ces matériaux. Nous développons des plateformes et des techniques de caractérisation originales, ainsi que des modélisations numériques adaptées. Nos principaux domaines d'applications sont le photovoltaïque, la nanoélectronique, les contacts électriques et les dispositifs de connexions

Contraintes et risques

Risques chimiques typiques associés à la manipulation en laboratoire d'échantillons de silicium (acides fluorhydrique, sulfurique, nitrique, peroxyde d'hydrogène).

Ce poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST) et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR