Missions

Etudier les excitons à transfert de charge dans les hétéro-nanostructures 2D grâce au développement de la spectroscopie Stark ultrarapide.
Le développement des matériaux semiconducteurs bidimensionnels a connu un fort essor avec l'émergence de nanostructures ultrafines contrôlée à la monocouche atomique près. Parmi eux, les nanoplaquettes (NPLs) colloïdales de métaux de transition ou de pérovskite halogénée ont largement prouvé leur efficacité pour le développement de dispositifs électro-luminescents, et ce grâce à leur large section efficace d'absorption et rendement quantique de fluorescence [1-3]. Le couplage électronique entre NPLs, notamment avec le développement d'hétérostructures 2D, est le prochain défi à relever pour toutes les applications liées à la conversion de lumière en électricité. Jusqu'à présent, le couplage de NPLs alignées verticalement (face à face) ou horizontalement (dans le plan 2D) sous forme d'hétérostructures était largement limité par le manque de contrôle sur la qualité de l'interface [4-5].
Dans ce projet, nous utiliserons l'absorption transitoire femtoseconde et la photoluminescence picoseconde (par caméra Streak) pour étudier les excitons à transfert de charge dans les hétérostructures de NPLs 2D avec alignement de type II. Les échantillons originaux seront développés par nos collaborateurs de l'iLM de Lyon [6], en collaboration avec l'ICB de Dijon. Les propriétés des excitons spatialement indirects seront controllés à l'aide de champs électriques externes, en jouant sur le décalage énergétique entre les états des 2 matériaux et sur le recouvrement des fonctions d'onde de l'électron et du trou.
Références :
[1] Ithurria & Dubertret, Nature Mater. 10, 936 (2011)
[2] Villamil Franco & Cassette, JPC Lett. 13, 393 (2022)
[3] Villamil Franco & Cassette, ACS Appl Nano Mater (2021)
[4] Cassette & Scholes, PCCP 19, 8373 (2017)
[5] Pandya & Rao, JACS 140, 14097 (2018)
[6] Martinet & Mahler, Nanoscale (2021)

Activités

- développement de la spectroscopie Stark résolue en temps sur le setup d'absorption transitoire femtoseconde et/ou l'expérience de photoluminescence basée sur un caméra streak picoseconde ;
- Mesurer les décalages Stark sur les NPLs de semiconducteurs (II-VI et pérovskite)
- Mesurer les signaux Stark non classiques sur les dynamiques des excitons indirects dans les hétérostructures 2D de différentes géométries (dans le plan et hors plan).

Compétences

Le/La candidat(e) possèdera un doctorat en Physique ou Chimie Physique. Il/elle devra être particulièrement motivé(e) par les activités de recherche et aura déjà acquis une expérience sur la spectroscopie optique ultrarapide et/ou sur la photophysique des excitons dans les nanostructures semiconductrices.

Contexte de travail

Projet fondamental financé par l'ANR, requière des développements expérimentaux (spectroscopie Stark résolue en temps).
Laboratoire LuMIn, bâtiment 505, Université Paris-Saclay, rue du belvédère, Orsay (plateau de Moulon).
Dans l'Axe LuMIn "Optics and Materials: Quantum and Nano", sous groupe de recherche sur les nanomatériaux semiconducteurs comprenant 6 membres permanents.

Contraintes et risques

Laser amplifié pulsé
Nanomatériaux colloïdaux en suspension dans des solvants organiques