Offre de sujet de thèse "Développement et démonstration d’un nouvel instrument de microscopies thermiqu

Sujet de thèse :
Contexte scientifique
Pour les sciences thermiques fondamentales dédiées aux nanomatériaux, il n’existe actuellement pas de solution mature au problème de la mesure thermique à l’échelle nanométrique. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANTICHI (Advanced Nanoscale Thermal Imaging and CHaracterization Instruments), qui vise à développer un instrument polyvalent qui permettra l’analyse des processus thermiques à méso-échelle dans des conditions expérimentales hautement contrôlées afin de comprendre la nature fondamentale du transport de chaleur et de mesurer les propriétés de conduction thermique des matériaux à l’échelle nanométrique.
Le projet ANTICHI vise à développer et à démontrer un instrument unique de microscopie thermique à balayage sous vide (SThM) capable d'effectuer des mesures thermiques de contact dans des conditions cryogéniques avec une résolution spatiale à l'échelle nanométrique et la capacité d'évaluer de manière sensible le transport de chaleur à l'échelle nanométrique sur une plage de température étendue (de 100 K à 300 K). Pour y parvenir, il comprend (1) le développement d'une nouvelle sonde SThM basée sur la thermométrie résistive NbN ainsi que les nouvelles instrumentations nécessaires pour améliorer ses performances pour les mesures cryogéniques, (2) un nouvel instrument de microscopies thermique et électronique à balayage (SThM-MEB) équipé d'une platine de refroidissement pour amener l'échantillon à une température variant de 100 K à 300 K et d'utiliser la nouvelle sonde NbN SThM.
L'usure et la contamination de surface introduisant de grandes incertitudes dans les mesures SThM, l'instrument hybride sera optimisé pour le nettoyage in situ des sondes et des échantillons. Des logiciels et des modèles seront développés pour le traitement et l'analyse des données. Enfin, les capacités de l'instrument seront évaluées à l'aide de protocoles et d'échantillons de référence préalablement développés à cet effet en collaboration avec des instituts nationaux de métrologie européens.
La démonstration de l'instrument en laboratoire avec des échantillons de référence pour leur comportement à basse température sera la réalisation finale du projet.

Projet de recherche
Le/La doctorant(e) recruté(e) par le CETHIL effectuera principalement des tâches liées au traitement des données et à la démonstration du nouvel instrument de microscopies thermique et électronique à balayage (SThM-MEB) aux différentes étapes de son développement, à savoir :
- le développement d'un microscope à force atomique (AFM) équipé d'une platine de refroidissement permettant d'amener l'échantillon à une température comprise entre 100 K et 300 K, à l'aide de sondes commerciales mais aussi d'une nouvelle sonde NbN SThM développée à l'Institut NEEL de Grenoble,
- l’intégration du cryo-SThM dans un MEB optimisé par l'Institut Lumière et Matière de Lyon pour le nettoyage in-situ de la sonde e
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