Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Semi-conducteurs : Graphène, grand gap & Photovoltaïques

Présentation

Notre équipe regroupe chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs et techniciens ayant des compétences complémentaires dans le domaine des matériaux, des capteurs et des nanostructures.

Notre expertise est basée sur :
- L’élaboration des matériaux
- L’étude des propriétés des matériaux (structurales, mécaniques, optiques, électriques)
- La physique des dispositifs et capteurs.

Transport dans les dispositifs quantiques

L’essentiel de l’activité porte sur le graphène, et les phénomènes de transport électronique dans ce matériau. Un intérêt particulier est donné à l’effet Hall quantique dans le graphène et ses propriétés comme étalons de résistance électrique. Nous nous intéressons aussi aux nouveaux matériaux, par exemple les isolants topologiques bidimensionnels.

Un cryostat humide "cryogenics" (bobine supraconductrice 13 Teslas), équipé d’un insert à température variable (T=1.6 K-300 K) et d’un insert à Hélium-3 (T=260 mK-4 K), avec son son équipement électronique, est dédié aux mesures de type ’magnétotransport’ dans ces matériaux.

Un deuxième cryostat est en cours de montage.

Proposition de thèse 2018-2021 !!!
A partir de septembre 2018, nous proposons le sujet de thèse suivant.
Dans un premier temps, la robustesse de l’effet Hall quantique (EHQ) dans le graphène sera étudiée, dans le cadre d’un projet financé par l’Agence Nationale de la Recherche. Une meilleure compréhension des mécanismes de conductivité se produisant dans le régime EHQ, proche du point de Dirac, doit être obtenue, afin d’utiliser le graphène comme étalon de résistance électrique pour des applications métrologiques. Dans ce but, ll est crucial de contrôler le désordre, la géométrie des prototypes, etc. La structure de bande de nouveaux systèmes similaires au graphène sera également étudiée. Ces systèmes seront basés sur des technologies de semiconducteurs matures II-VI et / ou III-V. L’objectif principal sera de mettre en évidence de nouvelles propriétés liées à la nature topologiquement non triviale de ces systèmes (par exemple l’existence d’états de bord contra-propagatifs, d’états fondamentaux inhabituels, etc.). Ces propriétés seront étudiées principalement par magnétotransport et magnétospectroscopie tHz. Une attention particulière sera accordée aux puits quantiques InAs / GaSb (QWs) qui sont, à ce jour, le seul système 2D semi-conducteur III-V dans lequel un état topologiquement isolant a été théoriquement prédit et (récemment) observé expérimentalement.


Croissance de graphène

Un four de type "RTA" de la société AnnealSys produit sur place du graphène épitaxié.

Semiconducteurs à grande bande interdite

Nos efforts portent en partie sur l’élaboration de matériaux nanostructurés et sur la croissance de structures à base de nitrure.

Photovoltaïque et mono-chalcogénures

L’essentiel de notre activité porte sur l’étude des mécanismes physiques impliqués dans la croissance et le fonctionnement de cellules solaires à base de CIGS (CuInGaSe2), en particulier à forte concentration de gallium, pour des gaps supérieurs ou égaux à 1.4eV. Dans une perspective plus large, nous nous intéressons au couplage de CIGS avec d’autres matériaux (Si, perovskites, ...) pour la réalisation de cellules tandem et les hauts rendements.
Par ailleurs, notre savoir faire en croissance de chalcogénures nous permet de réaliser des structures "mono-chalcolgénures" basées sur GaSe et InSe dans le but d’étudier le transport électrique 2D dans ces échantillons.

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Dernières publications

+ Optimization of the properties of the molybdenum back contact deposited by radiofrequency sputtering for Cu( In 1 − x Ga x ) Se 2 solar cells doi link

Auteur(s): Briot O., Moret M., Barbier Camille, Tiberj A., Peyre H., Sagna A., Contreras S.

(Article) Publié: Solar Energy Materials And Solar Cells, vol. 174 p.418 - 422 (2018)

 


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