CDD Doctorant Croissance épitaxiale de nanostructures à base d'InGaN pour la production photo électr

Informations générales
Intitulé de l'offre :
CDD Doctorant Croissance épitaxiale de nanostructures à base d'InGaN pour la production photo-électrochimique d'hydrogène H/F

Référence : UMR7073-MICPEF-069

Nombre de Postes : 1

Lieu de travail :
VALBONNE

Date de publication :
mercredi 24 avril 2024

Type de contrat :
CDD Doctorant/Contrat doctoral

Durée du contrat : 36 mois

Date de début de la thèse : 1 octobre 2024
Quotité de travail :
Temps complet

Rémunération :
La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel

Section(s) CN :
Matière condensée : structures et propriétés électroniques

Description du sujet de thèse

L'objectif de ce sujet de thèse est ainsi de réaliser des nanostructures à base d'alliages InGaN à fort taux d'indium puis de les utiliser comme photoélectrodes pour la production PEC d'H2 avec une efficacité supérieure à 10%. De plus pour améliorer le transfert de charges photogénérées et la stabilité du matériau, le dépôt en surface du SC d'un co-catalyseur d'oxyde de métaux de transition ou d'un dichalcogénure de métal de transition de type MoSe2 est envisagé.
Cette thèse est financée dans le cadre du projet CNRS MITI “HydroGaN” regroupant le CRHEA et l'ICPEES spécialisés respectivement dans la fabrication de matériaux nitrures et les procédés de catalyse hétérogène. Le/la doctorant(e) pourra ainsi bénéficier de la complémentarité des expertises des deux laboratoires.
Plus précisément il/elle utilisera les outils de croissance épitaxiale (MOCVD et MBE) et de caractérisations (microscopie électronique à balayage (SEM) et à transmission (TEM), cathodoluminescence) disponibles au CRHEA et participera aux mesures de performances photoélectrochimique à l'ICPEES (mesures de voltamétrie cyclique pour la photo conversion, spectroscopie d'impédance, chromatographie en phase gaz sous irradiation pour la production de H2 et O2). Il/elle participera ainsi à toutes les étapes, de la fabrication des nanostructures à leur caractérisation photoélectrochimique et communiquera ses résultats à travers des publications scientifiques ainsi qu'en conférences. En pratique la thèse sera basée au CRHEA à Valbonne mais plusieurs missions (d'un à plusieurs mois en fonction des résultats obtenus) auront lieu à l'ICPEES à Strasbourg pour caractériser les échantillons. La thèse se déroulera en co-direction entre le CRHEA (direction Blandine Alloing) et l'ICPEES (co-direction Thomas Cottineau).

Contexte de travail

Le dihydrogène H2 est impliqué dans de nombreux processus chimiques et émerge comme un vecteur d'énergie d'avenir stockable, transportable et utilisable sur demande comme combustible ou pour la production électrique via une pile à combustible (PaC) avec pour seule émission, de l'eau. Actuellement pour des raisons économiques l'hydrogène est produit à 95% à partir d'énergie fossiles. Pour réduire l'émission de gaz à effet de serre, des projets de grande ampleur se développent pour produire de l'hydrogène « bas carbone » par électrolyse de l'eau et qui peut même être « vert » en utilisant de l'électricité d'origine renouvelable.
En effet, la photocatalyse de l'eau et les approches photoélectrochimiques (PEC) de type « feuille artificielle » développées au niveau de la recherche ne nécessitent pas d'apport externe d'électricité puisqu'elles reposent uniquement sur l'apport d'énergie solaire pour la production d'H2 de grande pureté, particulièrement adapté pour les applications en PaC. Le principe de ces approches repose sur l'utilisation de matériaux semi-conducteurs (SCs) pouvant absorber efficacement les photons pour générer des porteurs de charge (paires électron-trou), transporter ces charges vers les sites réactionnels avant qu'elles ne se recombinent et faciliter les réactions d'oxydation et de réduction ciblées.
Parmi