Croissance de Pérovskites en Pld une Technologie Innovante pour l'Optoélectronique et le Solaire H/F - 38

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au coeur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

- La conscience des responsabilités
- La coopération
- La curiositéContexte :

Les pérovskites halogènes sont des matériaux extrêmement prometteurs pour l'optoélectronique et le solaire photovoltaïque. Découverts il y a une dizaine d'années, les pérovskites suscitent un très fort engouement de la communauté scientifique avec plus de 10 000 publication par an. Cet engouement est lié à leurs propriétés optoélectroniques remarquables : ce sont des semiconducteurs à gap direct présentant une forte absorption, des rendements quantiques élevés, et une possibilité de contrôler leur émission dans le domaine du visible. De plus, elles peuvent être fabriqués à basse température et 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.
Un prochains challenges pour les pérovskites est de réussir à fabriquer ces matériaux à grande échelle tout en conservant leurs excellentes propriétés démontrées en laboratoire. D'autre part, il est important de travailler sur leur stabilité, pour améliorer la durée de vie des dispositifs les intégrants.

Objectif du stage :

L'objectif du stage est d'optimiser le procédé de fabrication des couches minces de pérovskites 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. Comparé aux compositions plus couramment utilisées (pérovskites hybrides organiques-inorganiques), les pérovskites inorganiques sont plus stables thermiquement, mais plus difficiles à synthétiser.

Le procédé de fabrication de ces pérovskite utilisé est un procédé très innovant appelé dépôt par ablation laser pulsée (Pulsed Laser Deposition ou PLD en anglais). Ce procédé est relativement nouveau dans l'industrie, en rupture avec les approches classiques telles que la pulvérisation cathodique ou l'évaporation. 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 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