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Nanomatériaux

L’équipe nanomatériaux est spécialisée dans l’étude des couches minces semi-conductrices ou diélectriques à base d’éléments Carbone (C), Silicium (Si), Germanium (Ge) ou Etain (Sn).
Elle s’intéresse à la relation entre les propriétés physiques et les propriétés de structure à l’échelle nanométrique, en particulier dans le cas de systèmes nanostructurés.

Ses compétences sont principalement l’élaboration de couches minces par évaporation sous ultravide, la spectrométrie optique de luminescence, et la microscopie électronique à transmission.  


Un axe de recherche de l’équipe est motivé par l’obtention de propriétés d’émission optique de couches minces à base de semi-conducteurs de type IV, tels que le Si ou le Ge, dont la structure électronique à l’état massif interdit l’émission de photons avec un fort rendement. En réduisant la taille des objets à l’échelle nanométrique, les propriétés électroniques et optiques des matériaux sont profondément modifiés. Dans le cas du Si par exemple, une émission optique dans le rouge et le proche infrarouge est alors obtenue pour des nanocristaux allant de 2 à 5 nm de diamètre.


Motivée par des applications en télécommunications optiques, pour le photovoltaïque ou l’optoélectronique en général, l’équipe a étudié le dopage des nanocristaux de Si avec des ions de terres rares, tels que l’Erbium ou le Néodyme. Dans ces matériaux l’émission intense de photons est favorisée par un couplage entre les nano-objets et les ions dopants. Le dopage avec le Cérium permet l’obtention d’une émission intense vers 400 nm.


Des couches d’oxydes de Si ou Sn dopées ou codopées avec des terres rares permettent de convertir des photons UV en photons infrarouge par transfert d’énergie entre les ions dopants. Cette conversion photonique a pour objectif de tirer profit de l’énergie élevée des photons UV du spectre solaire pour augmenter le rendement des cellules solaires ?


Un autre axe de recherche concerne les matériaux nanostructurés à base de C. L’équipe maîtrise l’élaboration de nanotubes, préparés à basse température, ce qui permet aujourd’hui d’étudier la réactivité chimique de tubes isolés en collaboration avec des partenaires chimistes et physiciens.


L’équipe a développé des dispositifs expérimentaux performants et des compétences en spectroscopie optique visant à étudier les propriétés de luminescence des matériaux. Elle est également investie dans le développement des outils de microscopie électronique du laboratoire.

 

L’équipe « Nanomatériaux » est actuellement basée dans les locaux de la Faculté des Sciences et Technologies à Vandœuvre-lès-Nancy. 

L’équipe est composée d’un chercheur et de 3 enseignants-chercheurs ainsi que d’un assistant ingénieur. Elle accueille actuellement deux doctorants.

 

Chef d’équipe : Hervé RINNERT