Offre de thèse
LUE - mécanismes fondamentaux pour des systèmes optoélectroniques auto-alimentés à pérovskite hybride
Date limite de candidature
09-06-2025
Date de début de contrat
01-10-2025
Directeur de thèse
PILLET Sébastien
Encadrement
La thèse est en codirection Université de Lorraine / Université de Hasselt (Belgique) Sébastien Pillet (25%) / Elodie Tailleur (25%) Wouter van Gompel (50%)
Type de contrat
école doctorale
équipe
contexte
Cette recherche s'inscrit dans le cadre du programme interdisciplinaire MAT-Pulse, financé par Lorraine Université d'Excellence. Elle s'inscrit dans l'Objectif de développement durable n° 12 des Nations Unies (Consommation et production responsables) et s'inscrit dans le défi stratégique « Transition énergétique et gestion durable de l'énergie » de l'alliance EURECA-PRO. Le projet s'appuiera sur l'expertise complémentaire et interdisciplinaire de deux groupes de recherche : le groupe de chimie HyMaD, dirigé par Wouter Van Gompel à l'Université de Hasselt, et le groupe de physique CRISP, dirigé par Sébastien Pillet à l'Université de Lorraine.spécialité
Physiquelaboratoire
CRM2 - Cristallographie, Résonance Magnétique et Modélisations
Mots clés
pérovskite hybride, ferroélectrique, cristallographie, optoélectronique
Détail de l'offre
Avec l'essor de l'Internet des objets (IoT), le besoin de capteurs et de photodétecteurs compacts et à faible consommation d'énergie est devenu crucial. L'IoT est un marché en pleine expansion qui couvre des domaines critiques tels que la surveillance environnementale, le contrôle du trafic et la logistique. Ce projet de doctorat vise à acquérir une compréhension fondamentale microscopique des pérovskites ferroélectriques aux halogénures métalliques et à optimiser leurs propriétés pour une utilisation dans les dispositifs optoélectroniques auto-alimentés de nouvelle génération afin de réduire l'empreinte énergétique. Il s'inscrit dans l'Objectif de développement durable n° 12 des Nations Unies (Consommation et production responsables) et s'inscrit dans l'enjeu stratégique « Transition énergétique et gestion durable de l'énergie » de l'alliance EURECA-PRO. Le projet s'appuiera sur l'expertise complémentaire et interdisciplinaire de deux groupes de recherche : le groupe HyMaD dirigé par Wouter Van Gompel à l'Université de Hasselt, et le groupe CRISP dirigé par Sébastien Pillet à l'Université de Lorraine. Tout au long du programme, le doctorant synthétisera et développera des monocristaux de pérovskites hybrides ferroélectriques sans plomb au sein du groupe HyMaD, puis étudiera leurs propriétés structurales et optoélectroniques sous champ électrique externe avec le groupe CRISP à Nancy. L'objectif est d'acquérir une compréhension fondamentale de la ferroélectricité dans les pérovskites hybrides, en utilisant des prototypes de monocristaux de haute qualité comme systèmes modèles. L'hypothèse centrale est que la ferroélectricité peut être exploitée pour développer des dispositifs optoélectroniques autonomes, contribuant ainsi à l'objectif à long terme de réduction de la consommation énergétique des technologies électroniques. Nous prendrons en compte les arguments de durabilité dès le début du projet afin de suivre une stratégie visant à remplacer le plomb, élément chimique toxique, par des éléments alternatifs (tels que le Ge), tout en préservant, voire en améliorant, les performances ferroélectriques.
Keywords
hybrid perovskite, ferroelectricity, crystallographie, optoelectronics
Subject details
With the rise of the Internet of Things (IoT), the need for compact sensors and photodetectors with low power consumption has become critical. IoT is an expanding market that covers critical areas like environmental monitoring, traffic control, and logistics. This three-year PhD project aims to achieve a microscopic fundamental understanding of ferroelectric metal halide perovskites and optimize these properties for use in next-generation self-powered optoelectronic devices in order to reduce energy footprint. It aligns with the United Nations Sustainable Development Goal 12 (Responsible Consumption and Production), and matches with the strategic challenge focused on “energy transition and sustainable energy management” of the EURECA-PRO alliance. The project will leverage the complementary and interdisciplinary expertise of two research groups: the HyMaD chemistry group led by Wouter Van Gompel at Hasselt University, and the CRISP physics group led by Sébastien Pillet at Université de Lorraine. Throughout the program, the PhD candidate will synthesize and grow lead-free ferroelectric hybrid perovskite single-crystals within the HyMaD group, and subsequently investigate their structural and optoelectronic properties under external electric fields with the CRISP group in Nancy. The objective is to achieve a fundamental understanding of ferroelectricity in hybrid perovskites, using high-quality single-crystal prototypes as model systems. The central hypothesis is that ferroelectricity can be harnessed to develop self-powered optoelectronic devices, thereby contributing to the long-term goal of reducing the energy consumption of electronic technologies. We will consider sustainability arguments as soon as the beginning of the project in order to follow a strategy to replace the toxic lead chemical element by alternative elements (such as Ge) while preserving and even enhancing the ferroelectric performance.
Profil du candidat
Les candidats doivent être titulaires d'un master en physique ou en science des matériaux et démontrer une bonne compréhension de la cristallographie ainsi que des qualités pratiques d'expérimentateur. Le/la candidat(e) retenu(e) devra faire preuve d'une bonne aptitude au travail en équipe et d'un dynamisme propice à l'apprentissage de nouvelles compétences. La maîtrise de l'anglais et/ou du français est indispensable, ainsi que des compétences en rédaction scientifique.
Candidate profile
Applicants must be graduated from a master's degree in physics or material science, and need to demonstrate a good understanding of crystallography and practical qualities as an experimentalist. The successful candidate is expected to have good ability for team work and dynamism on learning new skills. Applicants must be fluent in English and/or French with abilities in scientific writing.
Référence biblio
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[5] a) P.-H. Denis, et al., Chemistry of Materials 2021, 33, 5177-5188; b) W. T. M. VanGompel, et al., ChemNanoMat 2019, 5, 323-327; c) N. Marchal, et al., Chemistry of Materials 2019, 31, 6880-6888; d) A. Maufort, et al., Inorg Chem 2024, 63, 5568-5579.