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Transport de chaleur femtoseconde aux nano echelles dans des materiaux non Fourier H/F

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Informations générales

Référence : UMR5798-STEDIL-001
Lieu de travail : TALENCE
Date de publication : jeudi 11 octobre 2018
Nom du responsable scientifique : Stefan Dilhaire
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 3 décembre 2018
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 1 768,55 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les objectifs principaux de la thèse sont d'explorer et de développer une nouvelle instrumentation pour sonder le transfert d'énergie ultra-rapide dans des semi-conducteurs nano structurés. Ce transfert d'énergie ultra-rapide est connu sous le nom de régime balistique-diffusif et peut être décrit par le cadre de la théorie de Lévy Walks (c'est-à-dire un régime super diffusif). Au cours de la dernière décennie, des techniques expérimentales consacrées à la caractérisation de «nano» matériaux ont rapidement été améliorées. Par exemple, la thermoréflectance dans le domaine temporel (TDTR) et la microscopie thermique à balayage (SThM) sont maintenant des techniques bien établies pour sonder le transport d'énergie dans des matériaux nanostructurés. Cependant, si ces approches permettent respectivement une résolution temporelle ou spatiale spectaculaire du transfert de chaleur aux nano-échelles, elles peuvent difficilement décrire le régime balistique-diffusif existant lorsque l'échelle de longueur et les porteurs d'énergie signifient un chemin libre similaire. Ce dernier comportement est théoriquement attendu dans différents semi-conducteurs. Elle représente un problème de longue date dans le transport thermique à l'échelle nanométrique pour plusieurs applications d'ingénierie telles que la gestion de la chaleur, les points chauds thermiques, les résistances thermiques, etc. Dans ce cadre, la thèse a pour objectif de concevoir une nouvelle instrumentation permettant de sonder le transport de phonons super diffus matériaux appelés Spectral Phonon Super-diffusion Sensor (SPSS). Cette tâche ardue devra aborder plusieurs problèmes scientifiques, notamment dans le développement et le calibrage du SPSS. Parmi eux, il y a la manipulation d'un dispositif TDM hétérodyne pour fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 10 THz, où la propagation des ondes thermiques domine, en maintenant un faible rapport signal sur bruit. Un autre point critique est d'étudier les matériaux artificiels de Lévy mélangeant alliage et nano-inclusions qui seront responsables du comportement super-diffusif dans le respect des voies de modélisation. Les problèmes de modélisation sont également des goulots d'étranglement possibles pour la réalisation du projet, car la simulation du transport de chaleur à l'échelle nanométrique implique souvent l'utilisation de ressources de calcul importantes et repose sur la physique, qui n'est pas entièrement comprise pour certains matériaux et alliages cristallins. Ces derniers points sont pris en compte dans le présent projet et des chemins alternatifs sont envisagés pour surmonter ces problèmes.

Outre le développement d'un nouveau dispositif de caractérisation et de modèles pour la caractérisation des propriétés thermiques des matériaux à l'échelle nanométrique, la thèse visera à approfondir les recherches sur les nanomatériaux innovants pouvant servir à plusieurs technologies telles que l'électronique, l'énergie, les capteurs, etc. soit améliorer le refroidissement des dispositifs électroniques, des matériaux thermoélectriques à haut mérite, la mise au point de matériaux de commutation magnétiques ultra-rapides, etc.

Contexte de travail

Les candidats doivent être titulaires d'un Master en Physique, avec une solide expérience en matière condensée et en physique des laser femtoseconde (obligatoire). Ils doivent être motivés pour des travaux expérimentaux en spectroscopie pompe-sonde femtoseconde.

Le candidat doit maîtriser l'anglais et/ou le français.

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