Doctorant (H/F) en Synthèse de couches minces de pérovskites chalcogénures (BaZrS₃ et dérivés) à partir

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
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