Description du sujet de thèse

Les nano-matériaux sont une vaste famille de matériaux émergents pour la microélectronique et la photonique qui présentent une grande variété de propriétés électroniques, diélectriques, phononiques, magnétiques... Leur forme est structurée à l’échelle nanométrique : soit dans les trois directions de l’espace (fullerènes, nanocristaux…), soit dans deux directions de l’espace (matériaux dits « 1D » comme les nanotubes de carbone ou de nitrure de bore,...), soit dans une direction de l’espace (matériaux « 2D » comme le graphéne, le nitrure de bore,…). Ces matériaux ont en commun le fait qu’il est possible d’en faire la croissance ou le report sur une très grande variété de substrats. Il est également possible de les agencer afin d’obtenir des propriétés particulières ce qui démultiplie le nombre de degrés de liberté disponibles pour la réalisation de dispositifs nouveaux. L’utilisation de substrats constitués de matériaux répandus et dont la fabrication est peu énergivore permet d’envisager une électronique à plus faible coût et plus respectueuse des ressources planétaires disponibles. Il est toutefois nécessaire de mettre au point les techniques de croissance et/ou de report de ces nano-matériaux, il est également nécessaire de caractériser les propriétés de ces nano-matériaux aux échelles nanométriques afin d’optimiser leurs procédés de fabrication. Les techniques d’imagerie à sonde locale sont bien adaptées pour ce type de caractérisation, en particulier la microscopie en champ proche optique à balayage (scanning optical near-field microscopy ou SNOM). Elle s’est avérée très puissante pour la caractérisation de nano-matériaux : nanocristaux, nanofils, matériaux 2D. Elle permet d’acquérir simultanément la topographie d’un échantillon et le comportement électromagnétique du matériau situé sous la sonde de mesure. Grâce au faible rayon de courbure de celle-ci il est possible d’obtenir des résolutions spatiales de quelques dizaines de nanométres compatibles avec les technologies actuelles. La thèse vise à étudier différents nano-matériaux grâce à un SNOM fonctionnant dans la gamme moyen-infrarouge et térahertz, une gamme de fréquence particulièrement intéressante pour étudier les oscillations collectives d’électrons (plasmons) et les vibrations des structures cristallines (phonons) des nano-matériaux. Ces études seront complétées par d’autres caractérisations complémentaires comme la spectroscopie Raman, la spectroscopie térahertz dans le domaine temporel, la photoluminescence et la spectroscopie FTIR au synchrotron SOLEIL. Enfin les applications de ces nano-matériaux pour la réalisation de dispositifs aux fréquences térahertz sera envisagée.

Contexte de travail

Le-la candidat(e) sera localisé(e) à l'IEMN, Avenue Poincaré, Villeneuve d’Ascq qui est l’un des laboratoires du réseau des grandes centrales des réseaux Renatech et RF-NET en France. Il-elle aura un accès complet aux différents solutions techniques nécessaires pour la mise en œuvre du projet. L’IEMN regroupe dans une structure unique l’essentiel de la recherche régionale dans un vaste domaine scientifique allant de la physique des matériaux, nanostructures, nano-électronique, micro-électronique, micro-ondes, microsystèmes, systèmes de télécommunications et à l’instrumentation. Le sujet de thèse sera effectué au sein de l'Equipe Photonique Térahertz et du Pôle de Caractérisation Hyperfréquence Optique et Photonique du laboratoire. Ce pôle rassemble les moyens expérimentaux nécessaires au sujet de thèse.
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.


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

- Utilisation de lasers