Diffraction µLaue et excitation de luminescence en optoélectronique nitrure : physique, operando et cristallographie sérielle

L’instrument de microdiffraction de Laue (µLaue), installé au Synchrotron Européen (ESRF) de Grenoble (ligne BM32), est unique en Europe et sonde la matière en faisant diffracter un faisceau polychromatique de rayons X de quelques centaines de nanomètres. L’acquisition du diagramme de diffraction de Laue est très rapide et permet de balayer les échantillons avec une grande précision pour obtenir les paramètres structuraux des matériaux mono ou polycristallins en termes d’orientation, de paramètres de réseau cristallographique et de contraintes de réseau. La possibilité de mesurer la lumière visible et proche IR émise par les rayons X (appelée XEOL pour X-ray Excited Optical Luminescence) a été récemment ajoutée à cet instrument. L’acquisition du spectre XEOL est synchronisée avec la collecte de la figure de diffraction afin de mesurer le même emplacement sur l’échantillon.

Le sujet de thèse consiste à participer au développement de nouvelles expériences à l’ESRF avec notre équipe (amélioration de la collecte et de la configuration de la lumière), à réaliser des expériences de physique des matériaux et à optimiser le traitement des données à l’aide d’algorithmes d’analyse d’images, de reconnaissance intelligente des diagrammes de Laue et d’intelligence artificielle. Une attention particulière sera accordée à la détermination des champs de déformation/rotations, à la nature des défauts dans les matériaux nitrures (In,Al,Ga-N, et en particulier les µLEDs) et à leur corrélation avec les propriétés d’émission. Cette nouvelle méthode d’analyse permettra le traitement systématique d’une grande quantité de données par « cristallographie en série » (terme utilisé en biologie). Ces matériaux nitrures ont une grande importance industrielle et sont intégrés dans des dispositifs optoélectroniques et de haute puissance.

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