OPTO-ÉLECTRONIQUE MID-IR À BASE DE PHOSPHORE NOIR

par Etienne Carre

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Julien Barjon, Annick Loiseau et de Etienne Gaufres.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Interfaces : matériaux, systèmes, usages (Palaiseau, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Groupe d'étude de la matière condensée (laboratoire) et de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Cette thèse s'inscrit dans le domaine de recherche sur les nanomatériaux bidimensionnels ainsi que sur leur assemblage en hétérostructures. L'objectif de recherche est de se focaliser plus particulièrement sur les propriétés optoélectronique du phosphore noir. En effet ce matériaux lamellaire associe de façon unique un gap direct, accordable depuis le visible jusqu'à l'infrarouge en fonction du nombre de couche, à une grande mobilité des porteur (environ 1000 cm2 V-1 s-1). Ces propriétés le rendent particulièrement attractif pour l'étude de l'électroluminescence dans les systèmes 2D anisotropes. Le phosphore noir, sensible à l'humidité ambiante, sera associé au nitrure de bore hexagonal (Semi-conducteur bidimensionnel à grand gap) pour stabiliser et pérenniser sa structure et optimiser ces performances. Le sujet de thèse porte donc sur la réalisation d'hétérostructures BP-hBN ainsi que leur caractérisation structurale, électronique et optique en vue de définir son potentiel applicatif du BP en optoélectronique. Il fera appel à des techniques de spectroscopies optiques comme la luminescence / électroluminescence, l'absorption, la diffusion Raman mais aussi des techniques avancées en microscopie/spectroscopie électronique (TEM / EELS) et de force atomique (AFM).

  • Titre traduit

    MID-IR OPTOELECTRONICS BASED ON BLACK PHOSPHORUS


  • Résumé

    This thesis is part of the field of research on two-dimensional nanomaterials and their assembly into heterostructures. The main research objective is to focus on the optoelectronic properties of black phosphorus. Indeed, this lamellar material uniquely combines a direct gap, tunable from the visible to the infrared depending on the number of layers, a high mobility of the carrier (about 1000 cm2 V-1 s-1). These properties make it particularly attractive for the study electroluminescence in 2D anisotropic systems. Black phosphorus, sensitive to ambient conditions, will be associated with hexagonal boron nitride (two-dimensional semiconductor large gap) to stabilize and sustain its structure and optimize its performances. The PhD thesis focuses on the realization of BP-hBN heterostructures and their structural, electronic and optical characterizations with a view to evaluate the potential of BP based hybrids for optoelectronics application. It will use optical spectroscopy techniques such as luminescence / electroluminescence, absorption, Raman scattering but also advanced techniques in electron microscopy / spectroscopy (TEM / EELS) and atomic force (AFM).