Chercheur CDD (H/F) : Etudes des interactions plasma-Graphène dans un nouveau type de réacteur

Missions :
Le projet ANR qui finance ce post-doc a débuté fin 2024. Il est porté par G. Cunge et M. Kogelschatz au Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (LTM, Grenoble) en partenariat avec S. Béchu du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC, Grenoble) et J.P. Booth du Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP, Ecole polytechnique, Palaiseau). Il s’agit d’un projet visant à développer un nouveau type de réacteur à plasma qui permettrait de contrôler l’énergie de bombardement des ions dans la gamme des très basses énergies (entre 0 et 15 eV), plage d’énergie actuellement inaccessible aux réacteurs conventionnels. Ces faibles énergies sont indispensables, notamment pour traiter des matériaux 2D ultra fragiles. Le principe est d’utiliser un réacteur à « deux étages » séparés par une grille polarisée négativement. Un plasma ECR haute densité sera créé dans la partie haute du réacteur au-dessus de la grille : il servira de source de radicaux réactifs mais aussi d’électrons. En effet, les électrons les plus énergétiques de ce plasma pourront traverser la grille polarisée négativement et générer un plasma secondaire dans la partie basse du réacteur. Ce plasma secondaire aura une très faible température électronique (les électrons n’étant pas chauffés) et donc un potentiel plasma et une énergie de bombardement ionique très faible. Nous comptons l’utiliser pour nettoyer, doper et oxyder le Graphene de manière contrôlée et pour réduire et doper les oxydes de Graphene (GO). Ce réacteur en cours de fabrication sera disponible au LPSC au printemps 2025. Nous le caractériserons d’abord grâce à des systèmes de sondes de Langmuir et analyseurs RFEA afin de quantifier le flux et l’énergie des ions dans la partie basse du réacteur. En parallèle, nous mesurerons les flux de radicaux atomiques qui atteignent le substrat grâce à la spectroscopie d’absorption VUV utilisant un monochromateur sous vide de 1 m de focale, unique en Europe. Le travail se focalisera sur la détection de H, N et O qui sont les radicaux les plus intéressants pour modifier le Graphene et ses oxydes. Ces mesures seront potentiellement complétées par une campagne d’expériences au synchrotron SOLEIL. Les échantillons seront disposés sur un porte substrat amovible (plus ou moins éloigné de la grille) pouvant être polarisé indépendamment de la grille pour contrôler l’énergie des ions dans la gamme 0-15 eV. Les modifications de surface du Graphene et du GO correspondantes seront ensuite effectuées au LTM avec de puissantes techniques d’analyse de surface (XPS, Raman, TEM… etc).
Activités :
- Développer et utiliser l’absorption VUV au LPSC pour mesurer les densités d’atomes H, N et O dans le plasma secondaire
- Traiter des échantillons de Graphene et GO dans ces plasmas et les analyser au LTM par XPS, Raman, TEM…

Contexte de travail :
Le LTM est une unité mixte de recherche CNRS/Université Grenoble Alpes, comportan
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