Offre de thèse
Compréhension des mécanismes de croissance sélective basée sur la conductivité électrique en ALD (eAS-ALD)
Date limite de candidature
09-04-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
DESFORGES Alexandre
Encadrement
Le candidat sera encadré par David Horwat et Alexandre Desforges. des réunions régulières seront faites pour envisager et valider les recherches. Une certaine autonomie sera donné au candidat pour l'évolution de la thèse. Le candidat sera poussé à publier et à présenter sa recherche.
Type de contrat
école doctorale
équipe
DEPARTEMENT 2 - CP2S : 205 - Matériaux carbonéscontexte
The PhD student will work under the supervision of Pr. David Horwat et Dr. Alexandre Desforges in the ”Thin Films for Energy and Applications” team in IJL, in the ARTEM campus in Nancy. Visits to external laboratories with which we collaborate are possible, depending on funding opportunities. By the end of the thesis, the student will have mastered cutting-edge thin-film deposition and characterization technologies. They will have learned to work in the tube environment Dam, an ultra-high vacuum tube to which deposition machines and characterization tools are connected. He will have also mastered nanopatterning of thin films surface, which is widely used in industrial application such as semi-conductors or photovoltaic devices.spécialité
Sciences des Matériauxlaboratoire
IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR
Mots clés
couche mince, croissance sélective, atomic layer deposition, mécanisme de croissance, caractérisation
Détail de l'offre
En physique comme en chimie, la miniaturisation croissante des objets amène de nouvelles propriétés. Cependant, que ce soit dans les domaines de la microélectronique, de l'énergie ou encore du magnétisme, les techniques actuelles de miniaturisation basées sur une approche descendante (top-down) par gravure atteignent leurs limites. Une approche ascendante (bottom-up) a émergé permettant de générer directement des micro- ou nano-motifs par croissance localisée de matière. Cette méthode de synthèse est qualifiée d'ALD sélective en surface (AS-ALD, area-selective atomic layer deposition). Elle combine l'utilisation de la méthode de dépôt par couche atomique (ALD), sensible à l'état chimique de la surface, et de molécules organiques auto-assemblées (SAMs) inhibitrices de croissance, afin de réaliser des motifs de petites dimensions par croissance localisée de matériaux sur des substrats. Les SAMs présentent toutefois de nombreux inconvénients et des méthodes alternatives sont recherchées. Le but de cette thèse sera de préciser les mécanismes associés à une solution de dépôt par ALD sélective innovante proposée à l'IJL permettant de s'affranchir de l'utilisation des SAMs et de dépasser leurs limitations.
Keywords
thin film, selective growth, atomic layer deposition, growth mechanism, Characterization
Subject details
In physics as well as in chemistry, the increasing miniaturization of objects is leading to new properties. However, whether in the fields of microelectronics, energy or magnetism, current miniaturization techniques based on top-down etching are reaching their limits. A bottom-up approach has emerged, enabling the direct generation of micro- or nano-patterns through localized material growth. This synthesis method is known as area-selective atomic layer deposition (AS-ALD). It combines the use of atomic layer deposition (ALD), which is sensitive to the chemical state of the surface, and growth-inhibiting self-assembled organic molecules (SAMs), to produce small-scale patterns by localized growth of materials on substrates. SAMs have a number of drawbacks, however, and alternative methods are being sought. The aim of this thesis will be to clarify the mechanisms associated with an innovative selective ALD deposition solution proposed at the IJL, making it possible to dispense with the use of SAMs and overcome their limitations.
Profil du candidat
- Titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou d'un Master 2 dans le domaine de l'ingénierie des matériaux.
- Connaissances en physique du solide et caractérisation des matériaux souhaitées.
- Autonomie, créativité et capacité d'organisation
- Anglais courant.
- Fournir les notes de M1 et M2
- fournir une/des lettres de recommandation
Candidate profile
- Engineering degree or Master 2 in materials engineering.
- Knowledge of solid state physics and materials characterization desirable.
- Autonomy, creativity and organizational skills.
- Fluent in English.
- transcript of records
- recommendation letters
Référence biblio
- Dépôt sélectif par ALD :
A.J.M. Mackus, A.A. Bol, W.M.M. Kessels, The use of atomic layer deposition in advanced nanopatterning, Nanoscale. 6 (2014) 10941–10960. doi:10.1039/C4NR01954G.
Revue sur l'ALD:
M. Leskelä, M. Ritala, Atomic Layer Deposition Chemistry: Recent Developments and Future Challenges, Angew. Chem. Int. Ed. 42 (2003) 5548–5554. doi:10.1002/anie.200301652.
Dispositif photovoltaïque
C. Clavero, Plasmon-induced hot-electron generation at nanoparticle/metal-oxide interfaces for photovoltaic and photocatalytic devices, Nat. Photonics. 8 (2014) 95–103.
Travaux dans l'équipe qui vont servir de base à ce travail :
Y. Wang, P. Miska, D. Pilloud, D. Horwat, F. Mücklich, J.F. Pierson, Transmittance enhancement and optical band gap widening of Cu2O thin films after air annealing, J. Appl. Phys. 115 (2014) 073505. doi:10.1063/1.4865957.
Y. Wang, J. Ghanbaja, F. Soldera, P. Boulet, D. Horwat, F. Mücklich, J.F. Pierson, Controlling the preferred orientation in sputter-deposited Cu2O thin films: Influence of the initial growth stage and homoepitaxial growth mechanism, Acta Mater. 76 (2014) 207– 212. doi:10.1016/j.actamat.2014.05.008.
C de Melo, M Jullien, Y Battie, A En Naciri, J Ghanbaja, F Montaigne, Semi-Transparent p-Cu2O/n-ZnO Nanoscale-Film Heterojunctions for Photodetection and Photovoltaic Applications, ACS Applied Nano Materials 2 (7), 4358-4366, 2019
Revue sur les cellule solaire
B.P. Rai, Cu2O solar cells: a review, Sol. Cells. 25 (1988) 265–272. doi:10.1016/0379- 6787(88)90065-8.