Missions

Pour les micro/nanodispositifs devant fonctionner à des températures supérieures à 850 K, de nouveaux matériaux en couches minces doivent être considérés pour leur conception et leur fabrication. Depuis mi 2022, dans le cadre d’un projet collaboratif entre l’ONERA et le C2N, des films d’oxydes, d’(oxy)nitrures et de carbures à base de zirconium, ainsi que d’autres matériaux réfractaires, sont étudiés en vue de réaliser des empilements Métal/Isolant/Métal (MIM) nanostructurés pour des émetteurs infrarouge et des applications thermophotovoltaiques. Ces films sont déposés par pulvérisation DC ou RF directe ou réactive ou par co-pulvérisation dans le centre de micro/nanofabrication du C2N (2800 m2 salles blanches). Différents challenges scientifiques et techniques spécifiques doivent être surmontés pour caractériser et maîtriser la composition, la structure et les propriétés des films à hautes températures en raison de la réactivité élevée du zirconium, du faible taux de pulvérisation du carbone et des oxydes, de la faible taille des grains, des contraintes mécaniques élevées, de la faible conductivité thermique des matériaux étudiés, etc.
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Le but du travail proposé sera d’étudier de nouvelles conditions de dépôt des films pour obtenir des films épais avec une composition plus proche de la stoechiométrie, une vitesse de dépôt plus élevée, et des propriétés électriques, optiques et mécaniques à haute température adéquates pour des dispositifs infrarouge fonctionnant à grande longueur d’onde. Ceci reposera sur l’utilisation de cibles non stoechiométriques fabriquées à l’ONERA, d’ions plus lourds que l’argon pour la pulvérisation, du dépôt des films à haute température, etc…

Activités

Les films seront caractérisés par différentes techniques incluant notamment des analyses par faisceau d’ions pour la composition, la microscopie électronique et la diffraction X pour la structure, l’ellipsométrie visible et intrarouge pour les propriétés optiques, des mesures de contraintes et de résistivité en fonction de la température, etc…
En parallèle la nanostructuration des films de ZrC (et de ZrN) par lithographie électronique et gravure par faisceau d’ions et/ou par un procédé dédié de lift-off sera développé en collaboration avec le personnel de la salle blanche.

Compétences

Ce sujet de recherche est proposé à un(e) candidat(e) ayant une bonne base en sciences des matériaux. Le (la) candidat(e) doit être motivé(e) par la recherché expérimentale et avoir l’expérience d’une bonne connaissance de la caractérisation de matéraiaux polycristallins ou amorphes. Un très bon esprit d’équipe sera nécessaire pour ce travail qui sera réalisé en collaboration étroite avec un doctorant et avec les chercheurs, ingénieurs et techniciens impliqués dans le projet.

Contexte de travail

Les travaux de recherche seront réalisés dans le cadre d'un projet collaboratif de l'ONERA et du C2N (Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies)..Le C2N est un institut du CNRS et de l'Université Paris-Saclay. Il est localisé à 1 heur du centre de Paris en transport en commun. Les analyses par faisceaux d'ions seront réalisées avec l'accélérateur de particule du CEMHTI à Orléans.

Le 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.

Contraintes et risques

La candidature devra être approuvée par l’administration française avant acceptation.Le taux d'acceptation est élevée mais la durée de cette procédure est d'environ 2 mois. Un CV détaillé sans manque d'information à aucune période doit être fourni.