Doctorant (H/F) en Synthèse de couches minces de pérovskites chalcogénures (BaZrS₃ et dérivés) à partir de nanopoudres pour des applications photovoltaïques et thermoélectriques

Description du Poste

Sujet De Thèse

L’objectif de la thèse est de développer des nouveaux matériaux chalcogénures à structure pérovskite (notamment BaZrS₃ et ses dérivés substitués) sous forme de couches minces pour des applications optoélectroniques, en particulier photovoltaïques et potentiellement thermoélectriques. Ces matériaux présentent un fort potentiel pour la conversion d’énergie, grâce à leur excellente absorption du spectre solaire et leurs propriétés prometteuses de transport de charge.
La synthèse de ces matériaux débutera par un broyage mécanochimique pour produire des nanopoudres avec une stœchiométrie contrôlée et une distribution granulométrique maîtrisée. Ces nanopoudres serviront de précurseurs pour le dépôt de couches minces, permettant un contrôle précis de la composition et de la microstructure.
Les couches minces seront fabriquées en utilisant plusieurs techniques de dépôt, notamment le dépôt électrophorétique (EPD), le spin-coating et le drop-casting, chacune offrant des avantages distincts en termes d’uniformité des films, de contrôle de l’épaisseur et de scalabilité. Après dépôt, les films subiront une recristallisation post-dépôt sous flux contrôlés de chalcogènes et/ou d’halogénures métalliques. Cette étape est cruciale pour améliorer la qualité cristalline, réduire les défauts et optimiser les propriétés électroniques et optiques des films. Le processus de recristallisation sera optimisé pour obtenir une croissance des grains et une stabilité de phase, tout en restant compatible avec des conditions de synthèse à basse température, un critère clé pour une adoption industrielle.
Un cadre de caractérisation complet sera utilisé pour établir des relations structure-propriétés dans les matériaux synthétisés. L’analyse structurale inclura la diffraction des rayons X (DRX) et la spectroscopie Raman pour confirmer la pureté de phase et la cristallinité, tandis que la microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie à force atomique (AFM) fourniront des informations sur la morphologie et la rugosité de surface. Les propriétés optiques, telles que le gap optique et les coefficients d’absorption, seront déterminées par spectroscopie UV-Vis, tandis que les propriétés électroniques, y compris la mobilité des porteurs, la densité et le coefficient Seebeck, seront mesurées par des mesures d’effet Hall et des techniques de caractérisation thermoélectrique. Ces données permettront de corréler la composition chimique, les conditions de synthèse et la microstructure avec les performances fonctionnelles des matériaux, offrant une base solide pour leur optimisation.
Pour accélérer le processus de découverte et d’optimisation, le projet exploitera l’intelligence artificielle (IA), en particulier l’optimisation bayésienne. Cette approche permettra d’explorer efficacement un vaste espace de paramètres, y compris les variations de composition, les températures de synthèse, les paramètres de dépôt et les conditions de recristallisation. En affinant itérativement les conditions de synthèse et de traitement sur la base des résultats de caractérisation, l’optimisation bayésienne identifiera les matériaux et procédés les plus prometteurs, maximisant ainsi l’efficacité photovoltaïque, les performances thermoélectriques et la stabilité des dispositifs. L’intégration de l’IA dans le flux de travail réduira significativement le temps et les ressources nécessaires au développement des matériaux, en phase avec la tendance croissante de la découverte de matériaux assistée par IA.

Votre Environnement de Travail

L'Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (https://www.cnrs-imn.fr/) rassemble plus de 150 chercheurs et doctorants. À travers la conception et la caractérisation de nouveaux matériaux, la démarche du laboratoire conduit à l'optimisation d'un large éventail de propriétés en vue d'applications, telles que les cellules photovoltaïques, les piles à combustibles, les batteries pour véhicules électriques, les nanotechnologies ou encore les matériaux pour l'optique tels que les LEDs. L'équipe MIOPS dans laquelle s'effectuera le travail est spécialisée en synthèse et caractérisation de matériaux inorganiques et hybrides organique-inorganique avec des propriétés optiques, optoélectroniques, ou magnétiques.

Les candidats doivent être titulaires d’un master en chimie ou en science des matériaux, avec une expérience en synthèse et en caractérisation de matériaux inorganiques. Un vif intérêt pour la synthèse de nouveaux matériaux inorganiques et la caractérisation de leurs propriétés optiques et/ou électronique est attendu. Une expérience en apprentissage automatique (machine learning) n’est pas obligatoire, mais serait un atout. Par ailleurs, le ou la candidat·e doit faire preuve d’autonomie et posséder de bonnes compétences en communication (bon niveau d’anglais à l’oral comme à l’écrit).

Contraintes et risques

Des déplacements pour des réunions, conférences et expériences sont également prévus.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération brute est de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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