H/F - Thèse de doctorat « Croissance intelligente d'oxydes thermoélectriques par épitaxie assistée par

Sujet de thèse :
Ce projet de doctorat sera réalisé à l'Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL) au sein de l'équipe « Matériaux Fonctionnels et Nanostructures », dans le cadre du projet PEPR DIADEM CINEMA financé (2026-2030). La recherche porte sur le développement de stratégies de croissance intelligentes pour des couches minces d'oxydes fonctionnels par épitaxie par jets moléculaires (MBE), combinée à un suivi in situ et des approches d'apprentissage automatique. L'optimisation de la relation entre les conditions de croissance et les propriétés des matériaux fonctionnels repose encore largement sur des approches empiriques telles que l'essai-erreur ou le plan d'expériences. Ces méthodes sont coûteuses en temps et en ressources et requièrent des processus d’élaboration très stables, rarement atteints en pratique. Ce projet propose de développer une nouvelle méthodologie de contrôle intelligent de la croissance appliquée au BaSnO₃ de type p, un oxyde pérovskite à large bande interdite présentant un intérêt croissant pour l'électronique transparente et les applications thermoélectriques, basée sur l'utilisation combinée d'outils avancés de caractérisation in situ et en temps réel ainsi que des analyses de données pilotées par l'apprentissage automatique. La chambre MBE d'oxydes de l'INL est équipée de plusieurs techniques de surveillance en temps réel, notamment la diffraction d'électrons de haute énergie en réflexion (RHEED), l'ellipsométrie spectroscopique, la mesure de courbure du substrat et la mesure optique des flux. Ces outils fournissent des informations complémentaires sur la structure de surface, la dynamique de croissance, les propriétés optiques, les contraintes et la stœchiométrie lors du dépôt de couches minces. L'objectif de la thèse est d'exploiter ces mesures, combinées à une approche d'apprentissage automatique, pour développer des modèles basés sur les données capables de corréler les paramètres de croissance et les propriétés fonctionnelles du BaSnO₃ de type p. Le BaSnO₃ est un oxyde pérovskite reconnu pour sa très haute mobilité électronique dans sa forme de type n (dopé La), mais son homologue de type p reste largement inexploré et mal maîtrisé, ce qui en fait une cible particulièrement pertinente et intéressante pour ce projet.

La thèse de doctorat combine analyse de données et recherche en matériaux. L'objectif sera de développer deux approches complémentaires pour l'optimisation de la croissance. La première approche est basée sur des mesures operando couplées, combinant la surveillance en temps réel de la courbure, le RHEED et l'ellipsométrie spectroscopique, afin de sonder directement l'état structural et optique du film en cours de croissance et d'acquérir une compréhension approfondie de la physique de la croissance et de l'impact réel des paramètres d'élaboration sur les propriétés des matériaux. La deuxième approche repose sur des algorithmes d'apprentissage aut
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