Thèse Voies de Synthèse de Couches Minces de Phosphures Métalliques Basées sur de Nouveaux Systèmes Précurseur - Vaporiseur pour les Procédés Ald - Cvd H/F

École polytechnique

Ce projet doctoral vise à développer des stratégies de synthèse sûres et efficaces pour le dépôt de couches minces de phosphures de métaux. Ces composés constituent une classe de matériaux prometteuse, alliant grande stabilité chimique et thermique, bonne conductivité électrique et robustesse mécanique. Composés d'éléments abondants et peu toxiques, ils offrent une alternative durable pour des applications avancées en stockage d'énergie, électrocatalyse, photocatalyse et détection.
Leur synthèse contrôlée, en particulier sous forme de couches minces conformes et ultraminces sur des nanostructures complexes, demeure toutefois un défi majeur. Les approches classiques (état solide, hydrothermale, gaz-solide) nécessitent plusieurs étapes, des températures élevées et offrent un contrôle limité de l'épaisseur et de la composition. À l'inverse, le dépôt en couches atomiques (ALD) et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) permettent un contrôle inégalé, mais leur application reste freinée par le manque de précurseurs adaptés, sûrs et faciles à manipuler.
S'appuyant sur des résultats préliminaires obtenus avec de nouveaux précurseurs moléculaires utilisés en CVD à injection liquide directe (DLI-CVD), ce projet développera des systèmes précurseur/vaporiseur innovants pour la croissance de phosphures métalliques par ALD et CVD à partir de réactifs non toxiques. Le projet explorera les relations structure-réactivité gouvernant la composition, la morphologie et la phase des films, et évaluera leurs performances électrochimiques. En établissant des voies de synthèse robustes et durables, il ouvrira la voie à l'intégration à grande échelle des phosphures métalliques dans les dispositifs de conversion et de stockage de l'énergie.

Despite their promising properties, the controlled synthesis of metal phosphide films -particularly as conformal, ultrathin coatings on complex nanostructures-remains a major challenge. Conventional preparation routes (solid-state, hydrothermal, or gas-solid methods) generally require multiple steps, high temperatures, and offer poor control over thickness and composition. In contrast, Atomic Layer Deposition (ALD) and Chemical Vapor Deposition (CVD) provide unparalleled control and conformality, yet their application is still limited by the lack of suitable, safe, easy-to-handle precursors.