Croissance de Pérovskites en Pld une Technologie Innovante pour l'Optoélectronique et le Solaire H/F CEA

Contexte
Les pérovskites halogènes sont des matériaux extrêmement prometteurs pour l'optoélectronique et le solaire photovoltaïque. Elles possèdent des propriétés optoélectroniques remarquables : ce sont des semiconducteurs à gap direct présentant une forte absorption, des rendements quantiques élevés, tout en étant fabricables à très bas coût. Dans le domaine du solaire photovoltaïque, ces matériaux pourraient permettre d'augmenter la puissance des cellules solaires tout en diminuant les coûts de production. C'est ainsi une piste très prometteuse pour rendre l'accès à une énergie propre et abondante encore plus abordable. Pour l'optoélectronique, elles pourraient permettre de fabriquer écrans à très haute résolution tout en permettant une efficacité énergétique optimale. Elles pourraient notamment être intégrées dans des lunettes de réalité augmentée développée par les grandes entreprises technologiques. Le challenge actuel est d'améliorer la stabilité de ces dispositifs et de réussir à les fabriquer à grande échelle.

Objectif du stage
L'objectif du stage est d'optimiser le procédé de fabrication des couches minces de pérovskites par PLD afin de combiner qualité optoélectronique, stabilité, et production à grande échelle, dans le but de l'intégrer dans des LEDs ou des cellules solaires. Les matériaux considérés sont les pérovskites halogènes inorganiques, de composition typique CsPbI3, fabriquées par un procédé innovant nommé "Pulsed Laser Deposition" (PLD). Le CEA a accès à un réacteur de PLD de grande dimensions unique au monde, et a déjà démontré que la fabrication de pérovskites par PLD est extrêmement prometteuse pour réaliser des pérovskites inorganiques très stables de manière rapide, répétable et à grande échelle.
L'optimisation de ce procédé de fabrication porte maintenant sur l'amélioration de la qualité optoélectronique de la couche mince de pérovskite fabriquée en PLD. Dans un premier temps, l'impact de la composition du matériau pérovskite sera évalué, avec notamment l'évaluation de différents type de dopage. Ensuite, l'impact des paramètres utilisés dans la PLD sera évalué, tels que la température ou les paramètres laser utilisés lors du dépôt. Afin d'optimiser ces performances, plusieurs traitements pourront être appliqués tels que des recuits ou des encapsulations. Les propriétés physico-chimique de ce matériau seront évaluées par différentes méthodes, notamment MEB, EDX, XPS, XRD. Les performances opto-électroniques de ce matériau (photoluminescence, absorption) et sa stabilité (à l'air et sous flux lumineux) seront évaluées. À terme, la fabrication de cellule solaire et de LEDs utilisant ces matériau sera envisagée en collaboration avec les différentes équipes du CEA.
Ce stage pourra déboucher sur un sujet de doctorat.