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Post-doctorat (H/F) en microscopie électronique de nanostructures ferroélectriques

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

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Informations générales

Référence : UPR8011-SYLCHA-001
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : mardi 30 juin 2020
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 1 janvier 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2617€ à 3729€ brut mensuel en fonction de l'expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Le/La candidat(e) retenu(e) rejoindra l'équipe du CEMES-CNRS à Toulouse qui travaille sur la microscopie électronique en transmission d'oxydes fonctionnels (groupe MEM group, MEM, en collaboration avec le groupe I3EM, I3EM) et le projet ANR franco-allemand FEAT.
L'objectif est de développer la compréhension fine de la physique des oxydes ferroélectriques lorsqu'ils sont intégrés à l'échelle nanométrique sur un substrat semiconducteur en déterminant leurs caractéristiques à l'échelle atomique avec les méthodes de la microscopie électronique en transmission. Les articles récents montrent l'intérêt marqué porté à cette thématique tant du point de vue fondamental que du point de vue applicatif, notamment en nanoélectronique, nanophotonique et photovoltaïque.
La fonctionnalité essentielle des ferroélectriques provient de la possibilité de renverser la polarisation sous l'application d'un champ électrique. Lorsque la taille du ferroélectrique décroit, selon les conditions aux limites électriques, mécaniques et chimiques, la polarisation peut devenir instable, non renversable ou extrêmement faible ce qui dépend de la capacité du système à redistribuer les charges d'écrantage aux surfaces au cours du renversement. C'est particulièrement critique lorsque le ferroélectrique est déposé sur un substrat semiconducteur.
La ferroélectricité des objets de taille nanométrique est peu étudiée. En 2017, il a été montré que la polarisation ferroélectrique peut être renversée dans des films BaTiO3 aussi minces que 1.6 nm (4 cellules unité) déposés sur Si. Avec le projet ANR frano-allemand FEAT, nous voulons poursuivre ce travail en étudiant la ferroélectricité de nanostructures très minces sur Si mais aussi ayant des dimensions latérales submicrométriques. Nous étudierons des nanostructures cylindriques de BaTiO3 avec différents rapports d'aspect, qui constituent les briques élémentaires de nombreuses applications potentielles en nanoélectronique et en photonique intégrée.
Les étapes clés de ce travail en microscopie électronique en transmission sont la qualité de la préparation des lames minces, l'expérience de microscopie et l'analyse/le traitement des données expérimentales. En particulier, nous nous concentrerons sur la caractérisation avancée à l'échelle atomique, d'un point de vue structural et chimique, par microscopie électronique en transmission à balayage (STEM) dans les modes HAADF/ABF/EELS et sur l'analyse quantitative détaillée des résultats pour établir la cartographie de polarisation des nanostructures en fonction des conditions aux limites. Une partie du travail sera dédiée à l'optimisation de la préparation de lame FIB pour les études de résolution atomique.
Le contrat initial de 12 mois est extensible à 24 mois (2 ans). Date de début janvier 2021 ou avant.

Activités

Les activités principales seront
• la préparation des lames minces,
• la caractérisation TEM initiale et STEM avancée,
• le traitement des résultats expérimentaux,
• la compréhension des processus physiques.

Compétences

Nous recherchons en particulier un(une) candidat(e) expérimenté(e) dans la caractérisation avancée et l'analyse/simulation des données. Les modes STEM-HAADF et STEM-ABF seront utilisés pour déterminer la position des colonnes atomiques des cations lourds et des ions O légers avec une précision de quelques dizaines de picomètres. Une expérience dans la préparation des lames de microscopie par FIB, une expérience dans le traitement des données EELS et dans la détermination de l'état de déformation dans les nanostructures par analyse de phase géométrique (GPA) sont bien sûr bienvenues. Une connaissance de la physique des ferroélectriques et des dispositifs de la microélectronique est un atout certain.
Le/La candidat(e) retenu(e) devra avoir un bon esprit d'équipe, une forte éthique de travail et maîtriser couramment l'anglais écrit et parlé.

Contexte de travail

Le/La post-doc apportera son soutien au projet franco-allemand FEAT (Ferroélectricité à l'échelle nanométrique sur Si) coordonné par le groupe MEM du CEMES qui vise à étudier la ferroélectricité de nanostructures sur semiconducteur d'épaisseur nanométrique mais aussi de dimensions latérales sub-micrométriques.
Le/La post-doc sera en contact étroit avec les membres du groupe I3EM au CEMES dont les objectifs sont le développement des mesures de déformation et des expériences d'holographie électronique in-situ dans les oxydes ferroélectriques. Le/La post-doc interagira avec un autre post-doc en charge d'un travail complémentaire concernant l'étude de la dynamique du mécanisme de renversement de la polarisation par TEM in situ.
La préparation des échantillons sera effectuée sur un FIB-SEM à double faisceau (ThermoFisher Helios Nanolab 600i) équipé d'un micromanipulateur Omniprobe et de 5 injecteurs de gaz.
L'étude STEM sera réalisée soit sur un microscope corrigé sonde JEM-ARM200F à source froide au centre de microcaractérisation Castaing (UMS Castaing) situé près du CEMES ou sur le microscope FEI Titan 60-300 corrigé sonde à l'Institut de Nanoscience d'Aragon à Saragosse (INA, LMA). Le microscope ARM est équipé d'un filtre en énergie Gatan QUANTUM ER, d'une caméra Gatan ULTRASCAN 2kx2k et d'un détecteur EDX SDD CENTURIO-X. Le microscope Titan est équipé d'une source X-FEG, d'un filtre en énergie Gatan TRIDIEM 866 ERS, d'une caméra Gatan 2kx2k et d'un détecteur EDS.

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