Doctorat de trois ans en physique (photonique, optoélectronique, science des matériaux) : Nanostructures géantes à transition interbande – propriétés optiques et optoélectroniques et application en photodétection

PROFIL CHERCHEUR :  PhD/ R1 : Chercheur premier cycle                  
DOMAINE(S) DE RECHERCHE1 : Physique
SOUS-DOMAINE OU DISCIPLINES DE RECHERCHE PRINCIPAL1 : Ingénierie

DESCRIPTION DE L’EMPLOI / DE L’OFFRE :  Les nanostructures géantes de transition interbande, qui sont basées sur des composés semi-conducteurs ou semi-métalliques du bloc p du tableau périodique, affichent des transitions de force d’oscillateur élevée entre leurs bandes d’énergie électronique. Cela leur confère des propriétés optoélectroniques exceptionnelles et très prometteuses pour des applications en photodétection.

Sous illumination UV-visible, ces transitions génèrent une haute densité de porteurs de charge photo-induits des bandes de valence vers les bandes de conduction. Cela permet aux nanostructures d’afficher des résonances plasmoniques ajustables spectralement et présentant une absorption optique intense sur un spectre plus large que les nanostructures métalliques habituellement utilisées dans le domaine de la plasmonique. Dans l’IR, à des énergies supérieures à leur bande interdite électronique, les nanostructures géantes à transition interbande affichent un indice de réfraction très élevé, qui peut être supérieur à 10. Cette valeur, bien supérieure à celles des nanostructures IR habituelles (à base de Si, PbS, HgCdTe… ), permet une absorption parfaite de la lumière spectralement réglable dans une épaisseur de quelques nanomètres, grâce au couplage entre porteurs de charge photo-induits et résonances diélectriques à très haut indice.

Ces nanostructures sont donc des candidats intéressants qui pourraient devenir l’élément actif de photodétecteurs ultracompacts fonctionnant dans une fenêtre spectrale ajustable de l’UV à l’IR. Cependant, comme ces nanostructures ont été dévoilées récemment, de nombreuses questions fondamentales demeurent quant à leurs propriétés optoélectroniques. 

C’est pourquoi nous proposons, dans le cadre de cette thèse, d’étudier dans un premier temps de manière approfondie ces propriétés, le but étant d’exploiter les concepts nanophotoniques et nano-optoélectroniques pour ensuite concevoir des photodétecteurs aux propriétés ajustées. Nous évaluerons l’effet de la composition, de la morphologie et de l’organisation des nanostructures, ainsi que de leur intégration au sein de films minces ou de métasurfaces. Dans ce but, nous analyserons les informations obtenues à partir d’approches bien adaptées telles que la caractérisation optique (spectroscopie), la caractérisation optoélectronique (courant-tension, rendement quantique) et les simulations avancées (éléments finis, FDTD, matrice de transfert, calculs analytiques…). Ces travaux seront réalisés au sein de notre équipe, LUMEN-PV, qui possède une forte expertise dans la maîtrise de ces techniques, ainsi que dans les domaines de la photodétection, du photovoltaïque, de la nanophotonique, de l’optoélectronique et des matériaux avancés. 

LUMEN-PV fait partie de l’Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP), institut commun à Aix Marseille Université et au CNRS. L’expertise de l’équipe porte sur le développement de matériaux et dispositifs avancés pour les technologies énergétiques et optoélectroniques (cellules photovoltaïques, photodétecteurs, communications optiques…). Il est équipé d’outils de caractérisation et de simulation optiques et optoélectroniques adaptés, et collabore avec plusieurs partenaires académiques et industriels locaux, nationaux et internationaux. 

Site Internet :  https://www.im2np.fr/fr/equipe-light-ultimate-materials-nanodevices-PV

TYPE DE CONTRAT :  TEMPORAIRE / STATUT DE L’EMPLOI :  TEMPS PLEIN / HEURES PAR SEMAINE  35 heures
DATE LIMITE DE CANDIDATURE :  01/09/2024
DATE DE DÉBUT PRÉVUE :  01/10/2024
DURÉE ENVISAGÉE : 36 mois EMPLOI NON FINANCÉ PAR UN PROGRAMME -CADRE
DE RECHERCHE DE L’UE LIEU DE TRAVAIL
(S) :  Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP), 142 Av. Escadrille Normandie Niémen, 13013 Marseille, France

CE QUE NOUS OFFRONS: 

• Salaire brut : 2200 euros
• Possibilité de développer un projet de recherche opportun, en collaboration avec des chercheurs experts internationaux 
• Possibilité de travailler dans l’académie ou l’industrie après le doctorat 

Informations complémentaires : Le Centre Euraxess d’Aix-Marseille Université informe les professeurs, chercheurs, postdoctorants et doctorants étrangers invités sur les démarches administratives à entreprendre avant leur arrivée à AMU et les différentes formalités pratiques à accomplir une fois en France : visas et conditions d’entrée. , assurances, aide à la recherche d’un logement, accompagnement à l’ouverture d’un compte bancaire, etc. Plus d’informations sur  le portail AMU EURAXESS

QUALIFICATIONS, DOMAINES DE RECHERCHE REQUIS, NIVEAU D’ÉDUCATION REQUIS, COMPÉTENCES PROFESSIONNELLES, AUTRES EXIGENCES DE RECHERCHE (années d’expérience en recherche.
Le candidat sélectionné, de formation Master ou Ingénieur, aura une très bonne connaissance en électromagnétisme, optique ondulatoire, photonique, propriétés électroniques des matériaux. (notamment semi-conducteurs), et être intéressé à travailler sur des aspects expérimentaux comme théoriques. Une première expérience de caractérisation spectroscopique et/ou optoélectronique, et/ou de simulations numériques sera un plus. Un bon niveau d’anglais technique est requis, et, bien que non obligatoire, un bon niveau en français sera utile.

Soft skills :  Autres qualités qui seront appréciées : esprit curieux et critique, attitude proactive, bonnes capacités de communication, capacité à travailler de manière autonome ainsi qu’en équipe, volonté de développer une expérience internationale.

DOCUMENTS DEMANDÉS DE CANDIDATURE, CRITÈRES D’ÉLIGIBILITÉ, PROCESSUS DE SÉLECTION
Les documents suivants sont demandés pour la candidature :

• Preuve d’identité (copie d’une pièce d’identité ou d’un passeport)
• Diplômes et relevés de notes disponibles (licence, master, ingénieur)
• Curriculum vitae
• Lettre de motivation expliquant pourquoi le poste vous intéresse. Il serait apprécié que cet intérêt puisse s’intégrer dans un projet professionnel plus large (ex : quel est votre objectif professionnel, pourquoi faire un doctorat est la pierre angulaire de votre projet…)
• Si possible, le contact de deux références qui pourraient être contactées

Après analyse de ces documents, les candidats présélectionnés seront contactés pour des entretiens.

L’institut appartient à une zone restreinte de recherche (ZRR). L’incorporation du candidat sélectionné sera donc effective après autorisation administrative.

COMMENT POSTULER :  judikael.le-rouzo@univ-amu.fr ;  johann.toudert@univ-amu.fr