Fabrication et caractérisation de transducteurs flexibles à base de nanofils piézoélectriques

Sujet de Stage: Premier semestre 2019
Fabrication et caractérisation de transducteurs flexibles à base de nanofils piézoélectriques
IMEP-LaHC / MINATEC / Grenoble – France

Mots clefs :
Nanotechnologies, Nano fils, Piézoélectricité, Technologie, SALD.

 Description du projet :
Ces dernières années, un intérêt croissant s’est manifesté au sein de la communauté scientifique internationale pour l’étude de nanofils, dont le caractère unidimensionnel (1D) leur confère des propriétés (électriques, mécaniques…) uniques. Ces propriétés peuvent être exploitées avantageusement pour différentes applications de type capteurs, actionneurs ou système de récupération d’énergie (Fig. 1) [1]

Le sujet de stage se focalise sur la transduction mécanique à électrique utilisant un matériau composite à base de nanofils (NFs) de ZnO.
Ces nanocomposites pourront avoir des propriétés améliorés par rapport aux couches minces piézoélectriques [2][3]. Un de défis technologiques d’intégrer ces composites sur des substrats flexibles concerne la température de fabrication.
L’objectif du stage est d’utiliser la nouvelle technique de dépôt de couches minces SALD (Spatial Atomic Layer Deposition) [4] pour déposer la couche de germination de ZnO sur plusieurs substrats flexibles (tache faite au sein du LMGP). Cette technique permet de faire des dépôts à très basse température, dans un temps très court (jusqu’à 100 fois plus rapide que l’ALD conventionel), et permet même de travailler a l’air (sans besoin d’une chambre de dépôt). Les couches seront caracterisées par MEB, XRD et d’autres techniques conventionnelles.  Par la suite, les NFs de ZnO seront fabriqués par voie hydrothermale et intégrés pour la réalisation de dispositifs (tache faite au sein de l’IMEP-LaHC). L’évaluation de leur performance sera réalisée à l’IMEP-LaHC ou dans les plateformes de caractérisation de la FMNT (OPE)N(RA -).

Le candidat travaillera sur 3 objectifs différents mais corrélés :

1. Participer à la fabrication de nano composites intégrés sur différents  substrats flexibles.
2. Caractérisation électromécanique des dispositifs fabriqués grâce à un banc de test spécifique.
3. Participer à la modélisation des composites piézoélectriques utilisant un logiciel commercial de calcul d’éléments finis (FEM)

La réalisation de ces objectifs nous permettra une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu et permettra de dégager des pistes d’optimisation pour des applications de récupération d’énergie ou capteur.

Le/La stagiaire bénéficiera d’un cadre de collaboration déjà établi et aura l’opportunité de contribuer à des projets nationaux et Européen liés à la récupération d’énergie.

Reférences:
[1] S. Lee, R. Hinchet, Y. Lee, Y. Yang, Z.-H. Lin, G. Ardila, L. Montes, M. Mouis, Z. L. Wang,
« Ultrathin Nanogenerators as Self-powered/Active Skin Sensors for Tracking Eye Ball Motion », Adv. Funct. Mater., 24 (2014) p. 1163-1168.
[2] R. Tao, G. Ardila L. Montes and M. Mouis, “Modeling of semiconducting piezoelectric nanowires for energy harvesting and sensing” Nano energy, 14 (2015) p.62-76.
[3] R. Tao, M. Parmar, G. Ardila, P. Oliveira, D. Marques, L. Montès, M. Mouis, “Performance of ZnO based piezo-generators under controlled compression”, Semiconductor Science and Technology, 32(6) (2017) p. 064003.
[4] D. Munoz-Rojas & J. MacManus-Driscoll, “Spatial atmospheric atomic layer deposition: a new laboratory and industrial tool for low-cost photovoltaics”. Materials Horizons, 1(3) (2014) 314-320

Détails :
Durée : de 4 à 6 mois ( premier semestre 2019)
Niveau: PFE Ecole d’ingénieur, Master 2
Lieu : IMEP-LAHC / Minatec / Grenoble
Encadrants : Gustavo ARDILA (ardilarg@minatec.grenoble-inp.fr)
David MUNOZ-ROJAS (david.munoz-rojas@grenoble-inp.fr)

Laboratoire de recherche:
L’IMEP-LAHC  est localisé dans le centre d’innovation de Minatec. Il collabore avec plusieurs grands industriels (ST-Microelectronics, SOITEC, etc.) et centres microélectroniques préindustriels (LETI, LITEN, IMEC, Tyndall).
Le/La stagiaire travaillera au sein du groupe Composant MicroNanoElectronique / Nanostructures & Nanosystèmes Intégrés et aura accès aux plateformes technologiques (salle blanche) et de caractérisation du laboratoire.
LMGP / MINATEC / Grenoble
https://sites.google.com/site/workdmr/ 

Contacts:
Gustavo ARDILA   (ardilarg@minatec.grenoble-inp.fr) 04.56.52.95.32
David MUNOZ-ROJAS  david.munoz-rojas@grenoble-inp.fr  04.56.52.93.36

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