Étude du transport de charges dans des films moléculaires ultraminces (H/F)

Sujet de thèse :
L'électronique moléculaire est un domaine scientifique basé sur l'utilisation de matériaux conjugués  déposés sous forme de monocouches ou dans des dispositifs à molécule unique dans lesquels le transport des charges est principalement contrôlé par l'effet tunnel hors résonance. Dans ce régime de fonctionnement, la réponse des dispositifs dépend essentiellement de l'épaisseur de la couche, mais varie peu en fonction de la structure moléculaire. En synthétisant des films moléculaires redox-actifs multifonctionnels avec des épaisseurs allant de 5 à 20 nm, et en exploitant des phénomènes non disponibles avec la technologie conventionnelle du silicium, en particulier le mouvement ultrarapide des ions dans les couches ultraminces, nous souhaitons développer de nouvelles fonctions électroniques et optoélectroniques.
L'objectif de ce doctorat est d'étudier la dynamique du transport électronique et ionique dans différentes couches actives d'oxydoréduction synthétisées par notre partenaire (ITODYS). La spectroscopie d'impédance et les mesures de bruit seront les principales techniques expérimentales, l'objectif principal étant de déterminer les changements dans le comportement du dispositif causés par le mouvement des ions et d'évaluer le taux de transport des ions. En outre, ces techniques fourniront les propriétés diélectriques du dispositif à différents potentiels de fonctionnement et différentes épaisseurs (la fonction diélectrique varie avec l'épaisseur de la couche lorsque l'on atteint l'échelle du nanomètre). Elles fourniront également une mesure directe de la capacité interfaciale, permettant ainsi la déconvolution de la contribution de la double couche générée à chaque interface électrode/molécule ou entre deux couches successives. Le contrôle de la synthèse des couches permettra d'ajuster leur épaisseur, leur surface et leurs propriétés afin de discriminer entre la capacité de l'interface et celle des matériaux. Une attention particulière sera apportée au domaine des hautes fréquences, pour lequel une instrumentation spécifique sera conçue afin de pouvoir mesurer le mouvement des espèces sur de très petites distances.
Contexte :
Ce projet de recherche entre dans le cadre d'un projet ANR en collaboration avec l'ITODYS. Le travail de recherche se fera au LRS (Sorbonne Université). Le/la candidat(e) acquerra de l'expérience dans une variété de techniques de caractérisation électrochimique / électrique ainsi que dans l'instrumentation, qui sera la partie importante du projet.