Doctorant (H/F) Etude de matériaux sulfures à propriétés thermoélectriques

Sujet de thèse :
La génération d’électricité à partir de sources de chaleur perdue par des dispositifs thermoélectriques s’affirme comme une source d’énergie alternative prometteuse pour le futur. L'étude des matériaux thermoélectriques est en forte croissance depuis une dizaine d'années dans la communauté scientifique internationale, dans le but de concevoir de nouveaux matériaux présentant des performances élevées. Le défi est de synthétiser un matériau dans lequel les propriétés électriques et thermiques sont découplées. En bref, comment élaborer un conducteur électrique qui conduit très peu la chaleur ?

Dans ce contexte, de nombreuses études ont démontré le potentiel de matériaux sulfures pour des applications en génération d’électricité sur la gamme de température 300 – 700 K. Bien que la plupart des matériaux possèdent des conductivités thermiques élevées, de récents travaux menés notamment au laboratoire CRISMAT ont mis en évidence que des conductivités thermiques extrêmement faibles pouvaient être atteintes dans certains sulfures de cuivre, de bismuth ou d’étain par des phénomènes d’ordre/désordre et/ou de vibrations cationiques. Il apparaît notamment à travers différentes études que la basse dimensionnalité des structures cristallines induite par la présence de faibles liaisons en lien avec l’existence de la paire libre du bismuth ou de l’étain favorise une forte diffusion des phonons et ainsi l’obtention de conductivités thermiques de réseau très faibles.

Le projet de thèse aura pour objectif d’étudier différentes familles de composés présentant des caractéristiques structurales susceptibles de générer des performances thermoélectriques élevées.

En plus de la caractérisation chimique des poudres et des céramiques densifiées (densité, granulométrie, diffraction des rayons X, microscopie MEB et TEM, analyses thermiques…), le doctorant s’attachera à comprendre les propriétés physiques de ces matériaux, notamment l’influence des procédés de synthèse sur les propriétés de transport électrique et thermique. Ce sujet de thèse associe donc à la fois un travail de chimiste du solide (synthèse et analyse structurale) mais également de céramiste (métallurgie des poudres, frittage) et de physicien (étude des propriétés électriques et thermiques).

Contexte :
Le laboratoire CRISMAT est une unité mixte CNRS, ENSICAEN et Université Normandie comprenant une centaine de membres.
Le candidat intégrera le groupe de recherche d’Emmanuel Guilmeau. La thèse se déroulera au Laboratoire CRISMAT et sera dirigée par Emmanuel Guilmeau.
Elle débutera le 2 décembre 2024 pour une durée de 3 ans. Cette proposition de poste est soumise à obtention du financement.