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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Etude des propriétés opto-électroniques des excitons piégés dans les dispositifs à base de nanotubes de carbone

Spécialité : / CHIMIE

Contact : FILORAMO Arianna,
e-Mail : arianna.filoramo@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 86 35
Laboratoire : NIMBE/LICSEN

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 31/03/2023

Résumé :
Dans ce projet nous considèrerons l’étude des propriétés optiques des dispositifs à nanotubes triés en chiralité. Ici, nous nous intéresserons à une réduction drastique de la distribution en chiralité pour étudier ensuite les caractéristiques des état excitoniques piégés.

Sujet détaillé :
Les nanotubes de carbone mono-paroi présentent des propriétés électroniques remarquables, qui ont fait l’objet d’études intensives aussi bien en recherche fondamentale que pour leurs applications en nanoélectronique. Plus récemment, avec le développement d’une meilleure maitrise du matériau d’autres perspectives et champs d’applications se sont ouverts. C’est notamment le cas en optique et en optoélectronique où les nanotubes de carbone constituent un matériau de choix.

Plus spécifiquement, les nanotubes de carbone présentent des transitions optiques dont l’énergie varie en fonction de leur diamètre et de leur chiralité et qui se situent généralement dans le proche infrarouge [1, 2]. Cette caractéristique combinée à leurs propriétés électriques exceptionnelles fait que les dispositifs optoélectroniques à base de nanotubes de carbone suscitent beaucoup d’intérêt [3, 4, 5].

Dans ce projet nous considèrerons l’étude des propriétés optiques des dispositifs à nanotubes triés en chiralité [6-14]. Ici, nous comptons tout d’abord nous intéresser à une réduction drastique de la distribution en chiralité pour étudier ensuite l’influence et les caractéristiques des état excitoniques piégés par fonctionnalisation. En effet, la compréhension des propriétés optiques/optoélectroniques de ces systèmes est primordiale pour réaliser des dispositifs performants à température ambiante (par exemple des photo-détecteurs, LEDs performantes, sources de photon unique, etc.) et pour les intégrer et les utiliser dans une plateforme photonique silicium [15-18]. Ici, l’intégration dans une plateforme photonique sera faite en collaboration avec le C2N à Saclay et les propriétés optiques non-linéaires de ces systèmes seront étudiées à l’institut d’optique de Bordeaux.

[1] S. M. Bachilo et al. Science 298, 2361 (2002) ;
[2] O’Connell M. J. et al., Science 297, 593 (2002) ;
[3] Freitag et al., NanoLetter 6, 1425 (2006) ;
[4] Mueller et al., NatureNanotech. 5, 27 (2010) ;
[5] S.Wang et al. Nano Letter 11, 23 (2011);
[6] Nish, A. et al. Nat. Nanotechnol. 2, 640 (2007) ;
[7] Chen, F. et al. Nano Lett. 7, 3013 (2007) ;
[8] Nish, A. et al. Nanotechnology 19, 095603 (2008) ;
[9] Hwang, J.-Y. et al., J. Am. Chem. Soc. 130, 3543-3553 (2008) ;
[10] Gaufrès E. et al., Appl. Phys. Lett. 96, 231105 (2010) ;
[11] Gao, J. et al. Carbon 49, 333 (2011);
[12] Tange M. et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 4, 6458 (2012)
[13] Sarti F. et al Nano Research 9, 2478 (2016)
[14] Balestrieri M. et al Advanced Functional Materials 1702341 (2017).
[15] Margulis Vl.A. et al. Physica B 245, 173 (1998)
[16] Arestegui O.S. Optical Materials 66, 281 (2017)
[17] Chu H. et al. Nanophotonics 9(4): 761 (2020),
[18] Song B. et al. ACS Photonics 7, 2896 (2020)
Techniques utilisées au cours du stage :
Techniques de caractérisation de nano-objets (AFM, MEB), micro/nano fabrication, mesures de transport, spectroscopie optique et spectroscopie d’électroluminescence, manipulation de nano-objets

Mots clés : Physique, Chimie, Science des matériaux

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