Forêts intégrées de nanofils de silicium structurés pour la thermoélectricité

par Dhruv Singhal

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Denis (phys) Buttard et de Olivier (phys) Bourgeois.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Physique , en partenariat avec PHotonique, ELectronique et Ingéniérie QuantiqueS (laboratoire) depuis le 05-11-2015 .


  • Résumé

    La thèse (essentiellement expérimentale) se déroulera conjointement entre le laboratoire SiNaPS-INAC (D. Buttard) pour l'élaboration et la caractérisation structurale des nanostructures et entre le département MCBT de l'institut Néel (O. Bourgeois) pour la partie mesure des propriétés thermoélectriques. Le programme de thèse de doctorat vise à la préparation experimentale de forêt dense de nanofils de silicium. La synthèse sera suivie avec la caractérisation de la structure puis tout en étudiant les propriétés TE de tels dispositifs. Ce projet novateur propose une nouvelle génération de l'efficacité thermoélectrique (TE) des matériaux pour les appareils mobiles de faible puissance et de faible coût. Il sera organisé en trois work-packages: (i) l'élaboration de forêts denses de nanofils de silicium nanostructurés et auto-organisés, (ii) les mesures de leurs propriétés thermoélectriques (iii) la modélisation et la simulation de leurs paramètres de transport de chaleur. L'élaboration de ces forêts à haute densité (10^9cm-2) de nanofils et la mesure de leurs propriétés TE sont des questions originales et nouvelles. Basé sur les théories de transport d'électrons et de phonons , l'élaboration des nanofils de silicium et leur organisation en «forêt" pourrait grandement augmenter la conversion TE. Les comparaisons croisées entre mesures et simulations (ab-initio, dynamique moléculaire et Monte Carlo) de propriétés de transport thermique est unique et donneront des connaissances cruciales pour de nouvelles applications TE.

  • Titre traduit

    Integrated Forest of Structured Silicon Nanowires for Thermoelectrics


  • Résumé

    The thesis (mainly experimental) are jointly held between INAC SiNaPS-laboratory (D. Buttard) for the development and structural characterization of nanostructures and between MCBT department Néel Institute (O. Bourgeois) for the measurement of the thermoelectric properties. The Ph.D. thesis aims at the successful planning and experimentally preparation of dense forest of Silicon nanowires. The synthesis will be followed with the characterization of the structure extensively and then while studying the TE properties of such devices. This innovative project proposes a new generation of low cost and efficiency thermoelectric (TE) materials for low power mobile devices. It will be organized into three scientific work-packages: (i) the elaboration of nanostructured self-organized silicon nanowires forest, (ii) the measurements of their thermoelectric properties (iii) the modelling and the simulation of their heat transport parameters. The elaboration of these high density forests (109cm-2) of nanowires and the measurement of their TE properties are original and novel issues. Based on phonon and electron transport theories, tailoring Si nanowires and arranging them into “Nanowire forest” could greatly increase the TE conversion. Cross comparisons between measurements and simulations (ab-initio, molecular dynamics and Monte Carlo) of thermal transport properties is unique and will give crucial knowledge for new TE applications.