Propriétés physiques de films minces fonctionnels sous contrainte

Contexte scientifique et projet:

Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans le programme NACRES « Nouvelle Aquitaine, Cristallographie et Rayonnement Synchrotron », financé conjointement par la région Nouvelle Aquitaine et le synchrotron SOLEIL.
Les dispositifs de la microélectronique étirable se développent de plus en plus dans de nombreux secteurs applicatifs et en particulier la biologie / médecine faisant appel aux tissus humains. Dans les systèmes bio-inspirés, les couches minces fonctionnelles sont déposées sur substrat souple et l’un des enjeux majeurs est lié à la tenue mécanique de l’ensemble à l’élaboration mais aussi en fonctionnement.
Notre groupe, en collaboration étroite avec le synchrotron Soleil, développe depuis plus d’une dizaine d’année des études sur le comportement mécanique de tels systèmes en jouant sur le contraste mécanique et l’effet de taille des matériaux utilisés. La synthèse par pulvérisation ionique de couches minces et multicouches (effet de taille et d’interface) sur substrats polymères est parfaitement maitrisée au sein de l’institut Pprime de l’université de Poitiers. Le sujet évolue vers des couches minces de type oxydes dans une démarche de type « Ingénierie de contraintes » qui cherche à adapter la propriété physique (électrique, optique) à une application spécifique. En effet, la structure électronique du matériau contraint, peut être modifiée de manière sensible aux grandes déformations élastiques (> 1%). Les échantillons étudiés actuellement sont des oxydes transparents et conducteurs (TCO) : oxyde d’indium dopé étain –(ITO).
Dans ce cadre, le travail de thèse a pour objectif de comprendre la relation entre la microstructure et les propriétés mécanique et électrique de films minces fonctionnels qui combinent des propriétés remarquables telles que la transparence et la conductibilité électrique.
L’apport du rayonnement synchrotron sera crucial pour étudier in situ sous déformation les caractéristiques structurales et microstructurales des films, leur comportement mécanique et leur propriété électrique (cf figure 1). La diffraction des rayons X sera la technique principale employée et elle sera secondée par des techniques de caractérisation électrique tels que bancs d’effet Hall et résistivité Van der Pauw.
L’accès au synchrotron SOLEIL se fera dans le cadre compétitif du dépôt de projets devant les comités de programme ad hoc.

Principales compétences requises:

• maîtrise des techniques d’analyses multiphysiques des matériaux: effet Hall, résistivité électrique, diffraction de rayons X;
• connaissance des potentialités du rayonnement synchrotron ;
• connaissances dans le traitement de données issues de ces différentes analyses (python);
• maîtrise de l’analyse de ces données ;
• capacité à rédiger des rapports et des articles ainsi qu’à présenter oralement le projet scientifique.

Rémunération:

Salaire mensuel d’environ 1500 € net.

Spécificité:

Le doctorant sera employé par l’université de Poitiers, mais le projet de recherche amènera à travailler à la fois à l’université de Poitiers (site du Futuroscope) et au synchrotron SOLEIL (Gif-sur-Yvette). Le candidat devra avoir un master ou un diplôme équivalent avec de solides compétences dans le domaine de la Science des matériaux. Le candidat devra faire preuve d’une grande autonomie et de curiosité.