Offre de thèse (H/F): élaboration et étude de siliciures et d’allotropes du silicium pour l’énergie

Sujet de thèse :
Le développement des sources d’énergies renouvelable et/ou leur stockage nécessite de développer des matériaux ayant à la fois, un impact limité sur l’environnement et des performances élevées. L’utilisation d’éléments abondants et ayant une faible toxicité pour ces applications est par conséquent un enjeu de premier ordre pour leur développement à grande échelle.
Dans le cadre du projet Openbar, soutenu par l’Agence Nationale de Recherche (ANR), nous répondrons à ces défis en élaborant de nouveaux alliages de silicium et/ou de nouvelles formes allotropiques de silicium à structure ouverte. En effet des calculs ab initio préliminaire prédisent l’obtention de nouvelles phases ayant des :
- propriétés semi-conductrices pouvant trouver un intérêt pour des applications dans le domaine de l’énergie (photovoltaïque, thermoélectrique).
- structures ouvertes, favorables à la diffusion de métaux alcalins (batteries).

L’objectif de la thèse sera de synthétiser des siliciures à structure ouverte et d’en étudier les propriétés thermoélectriques et la diffusion du métal alcalins par voie électrochimique. L’étude sera développée selon les deux axes suivants :
1. Élaboration des matériaux : i) par mécanochimie suivie d’un frittage SPS, ii) sous hautes pressions – hautes températures en presse multi-enclume sur la ligne ID06 LVP à l’ESRF de Grenoble.
2. Caractérisation des matériaux : les matériaux seront caractérisés d’un point de vue structural et microstructural par diffraction des rayons X (DRX) en laboratoire et en grands instruments (ESRF), par microscopie électronique à balayage (MEB) et en transmission (HRMET). Ils seront caractérisés chimiquement (EDX, ICP, XPS, EXAFS) et calorimétrique (DSC). Les propriétés électriques, thermoélectriques, thermiques, optiques, vibrationnelles, spectroscopiques, électrochimiques seront étudiées.
Contexte :
La crise énergétique actuelle nécessite le développement de sources d’énergie durables et respectueuses de l’environnement. Cependant, les dispositifs de stockage et de conversion d’énergie jouent un rôle crucial dans l’utilisation de solutions d’énergies renouvelables pour parvenir à une réduction efficace des émissions de dioxyde de carbone. Outre la production d’énergie électrique
primaire à partir de l’énergie solaire et éolienne, les générateurs thermoélectriques offrent des solutions prometteuses pour la production d’électricité en exploitant la chaleur perdue produite par l’industrie. L’amélioration de leur efficacité et l’utilisation de matériaux abondants, non toxiques et peu coûteux détermineront leur succès dans les années à venir. La recherche de nouveaux matériaux énergétiques
utilisant de nombreux éléments est d'un grand intérêt, notamment en étudiant les siliciures intermétalliques et les nouveaux allotropes de Si possédant des structures ouvertes tels que les composés clathrates et les composés à canaux. Ils trouveront un intérêt à
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