H/F Doctorant/doctorante- thèse sur les assemblages de nanomatériaux colloïdaux pour le gain optique

Sujet de thèse :
Résumé du projet de thèse :
Les nanocristaux colloïdaux, ou boîtes quantiques (quantum dots), sont des nanoparticules de semi-conducteurs synthétisées en solution par voie chimique humide. Ce projet de thèse vise à utiliser des nanocristaux colloïdaux comme matériau à gain optique pour des applications laser intégrées. Le/la candidat(e) commencera par synthétiser des boîtes quantiques de pointe présentant des propriétés de gain dans le visible et participera à la construction d'un nouveau montage optique dédié à la spectroscopie avancée de ces objets. La spectroscopie d'absorption transitoire pompe-sonde sera utilisée pour étudier les métriques de gain optique des boîtes quantiques (largeur de bande, durée de vie, seuils…) sous excitation optique. Le/la candidat(e) explorera ensuite des architectures de nanocristaux plus complexes, en ciblant notamment le développement d'assemblages de différents types de nanocristaux. Cette approche vise deux objectifs : obtenir de nouvelles propriétés de gain optique inaccessibles avec des matériaux à composant unique, telles qu'une largeur de bande de gain ultra-large ou un effet laser à bas seuil dans des structures donneur-émetteur fortement couplées. Le/la candidat(e) concevra et évaluera le potentiel de ces métamatériaux à l'état liquide, et mesurera les performances laser à l'état solide. Ce projet est financé par l'ANR JCJC MetaQD.
Contexte :
Les boîtes quantiques colloïdales (CQD) sont des nanoparticules de semi-conducteurs qui, en raison de leur taille (2-20 nm), se situent dans le régime de confinement quantique. À ce titre, ces matériaux présentent des propriétés optiques qui peuvent être ajustées de manière continue sur une large gamme de longueurs d'onde, de l'infrarouge à l'ultraviolet. Les CQD sont déjà utilisés dans les écrans de nouvelle génération (Samsung QLED), les capteurs infrarouges (ST Microelectronics, IMEC) et comme marqueurs biologiques. La prochaine étape pour ces matériaux est la démocratisation de leur utilisation comme source de lumière laser, ce qui nécessite que les nanoparticules supportent des niveaux d'excitation très élevés. Le processus d'émission stimulée, responsable de l'émission de lumière laser cohérente, est un processus collectif qui exige que les nanocristaux soient assemblés de manière très dense, typiquement sous forme de films à l'état solide. La facilité de mise en œuvre en solution des nanocristaux en fait d'excellents candidats pour la photonique intégrée sur puce, où l'intégration de sources lumineuses reste complexe en raison des contraintes de l'épitaxie. Très récemment, la preuve de concept d'un dispositif électrique à CQD capable d'émettre de la lumière dans le régime de gain optique (c'est-à-dire capable d'atteindre le régime d'inversion de population et d'amplifier la lumière) a été démontrée. Il est désormais nécessaire d'obtenir davantage d'outils pour la conception rationnelle des pr
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...