Description du sujet de thèse

La nécessité de diversifier les sources d'énergie est un moteur important pour développer des solutions originales afin de récupérer l'énergie mécanique ambiante dans l'environnement (c'est-à-dire les vibrations provenant de différentes sources). Dans ce contexte, les matériaux semi-conducteurs sous forme de nanofils constituent une brique prometteuse pour la fabrication de dispositifs innovants. Les nanofils présentent typiquement des diamètres de plusieurs dizaines de nanomètres ainsi qu'une longueur de l'ordre du micromètre. Grâce à cette géométrie, ils présentent généralement une excellente qualité cristalline et bénéficient de propriétés physiques remarquables liées à leur rapport surface/volume élevé. L'oxyde de zinc (ZnO) en tant que semi-conducteur biocompatible composé d'éléments abondants possède notamment de nombreux atouts et peut être cultivé sous forme de nanofils par un grand nombre de techniques de dépôt. En raison de sa structure cristalline wurtzite, les nanofils de ZnO se développent le long de l'axe c piézoélectrique. Les réseaux de nanofils de ZnO alignés verticalement sont donc sensibles aux contraintes mécaniques et sont susceptibles d'être intégrés dans des nano-générateurs piézoélectriques visant à capter avec un bon rendement l'énergie mécanique dans l'environnement et jouant ainsi le rôle de micro-source d'énergie. Le doctorant travaillera au LMGP et à l'Institut NEEL dans le cadre du projet ANR IMINEN (2023 – 2026) regroupant en outre le LTM et le CEA-LETI à Grenoble avec le LGEF à Lyon.

L'objectif de la thèse de doctorat consistera à développer des réseaux de nanofils de ZnO avec une excellente uniformité structurale et contrôlée en termes de dimensions (i.e. diamètre, longueur, densité, période) en utilisant une technique de dépôt chimique à faible coût et à basse température avec un faible impact environnemental et un fort potentiel industriel. Des techniques avancées de caractérisation structurale et électro-optique seront utilisées pour déterminer les propriétés morphologiques et celles liées au dopage et aux surfaces de ces nanofils (i.e. microscopie électronique, spectroscopie de photoélectrons X, spectroscopie Raman, mesures électriques et optiques sur des nanofils uniques, … ). Enfin, la fabrication de nano-générateurs piézoélectriques à base de ces nanofils sera envisagée ainsi que les techniques de caractérisation associées typiques.

Le candidat doit être étudiant en école d'ingénieur ou en Master 2 dans les domaines de la physico-chimie des matériaux, des nanosciences et/ou de la physique des semi-conducteurs. Des compétences spécifiques pour le travail en équipe et pour l'expression orale et écrite en anglais seront appréciées. Nous recherchons des candidats dynamiques et très motivés. Niveau d'Anglais CECRL (B2, C1)

Contexte de travail

Le laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP) est une unité de recherche mixte du CNRS et de Grenoble INP.
Il est composé de 3 équipes de recherches :
- IMBM (Interaction entre les Matériaux et la Matière Biologiques),
- FunSurf (Couches Minces Fonctionnelles et nano-Ingénierie de Surfaces),
- NanoMat (Nanomatériaux et Hétérostructure avancée)
Le laboratoire est composé d'une centaine de personnes dont 40 permanents et environ 60 non-permanents (doctorants, post-doctorants, chercheurs invités, étudiants stagiaires de master…).

Le candidat travaillera au sein du Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP), dans l'équipe Nanomatériaux et Hétérostructures Avancées (NanoMAT), ainsi que de l'Institut Néel, dans l'équipe Semiconducteur à Large Bande Interdite (SC2G).

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

Pas de risques particuliers