Les LEDs à base de nitrures sont aujourd’hui universellement utilisées pour l’éclairage basse consommation. Elles sont extrêmement efficaces à faible teneur en indium et à faible densité de courant, ce qui permet de réaliser les LEDs blanches commerciales à partir d’une LED bleue et d’un phosphore qui absorbe le bleu et réémet un spectre large dans le visible. Cependant, les LEDs nitrures souffrent d’une chute d’efficacité drastique à plus forte densité de courant et à plus forte concentration en indium, pour une émission dans le vert ou le rouge. Cela est un frein à l’extension de leur utilisation, pour obtenir des meilleures efficacités avec moins de matériau ainsi qu’un meilleur rendu de couleur. Ces chutes d’efficacité sont en partie dues à une augmentation des processus Auger-Meitner à trois particules, qui sont fortement impactés par les hétérogénéités locales du dispositif, et peuvent être réduites par une ingénierie spécifiques des défauts structurels des matériaux nitrures. Cette thèse propose d’étudier les processus électroniques dans des LEDs nitrures in operando, grâce à la microscopie d’électro-émission. En particulier, les mécanismes d’injections des charges dans la partie active des LEDs ainsi que les processus Auger-Meitner seront investigués et quantifiés. La résolution spatiale de la technique permettra de caractériser le rôle des hétérogénéités (défauts ou désordre d’alliage) sur les processus de pertes.

Les verres d’oxydes sont utilisés dans un grande variété d’applications industrielles en raison de leurs multiples propriétés avantageuses : transparence optique, bonnes propriétés mécaniques et thermiques, durabilité chimique, biocompatibilité et bioactivité. Cependant, un inconvénient majeur de ces verres est leur fragilité. La fracture dynamique du verre (vitesse de propagation de fissure ~km/s, comme dans le cas d’un verre tombant par terre et se brisant) en est un exemple bien connu. Il existe également un autre mode de fracture prépondérant et plus lent (10e-11 à 10e2 m/s). La vitesse de propagation de ces fissures sous-critiques est pilotée par la contrainte locale ressentie en pointe de fissure, appelée facteur d’intensité de contraintes et dépend des conditions environnementales, incluant l’humidité de l’air et la température.

Actuellement, notre dispositif expérimental permet de suivre la position du front de fissure au cours du temps grâce à un microscope tubulaire doté d’une caméra. Le traitement des images acquises permet de déterminer la vitesse du front de fissure et révèle la limite environnementale et la région I. Cependant, capturer les régions II et III n'est pas possible avec le dispositif actuel. Plusieurs raisons concourent à cette limitation : la vitesse élevée du front de fissure (10e-4 to 1500 m/s), la taille de l'échantillon (5×5×25 mm^3), la vitesse d’acquisition des caméras, etc.

Notre équipe a utilisé la technique de la chute de potentiel pour évaluer la vitesse du front de fissure lorsque v > 10e-4 m/s dans le PMMA. Cette méthode consiste à déposer une série de bandes conductrices parallèles à la surface d’un échantillon et d’utiliser un oscilloscope (haute fréquence) pour identifier quand le front de fissure sectionne les bandes conductrices ce qui conduit à un saut dans la résistance électrique. Nous souhaitons maintenant adapter cette technique aux échantillons DCDC de verres d'oxyde. L'objectif de la thèse est de développer et d’appliquer cette technique de chute de potentiel aux échantillons DCDC. Le défi est d’accéder aux variations fines de la vitesse de fissuration avec des résolutions en espaces et en temps de l’ordre de 50 microns et de la nanoseconde. L'étudiant en thèse participera à toutes les étapes de la réalisation des expériences : conception et dépôt des bandes conductrices parallèles sur la surface de l’échantillon en verre en utilisant une salle blanche, réalisation d'expériences de corrosion sous contraintes (CSC) dans les Régions II et III, et analyse des données acquises pendant l'expérience de CSC.

Les oxynitrures constituent une classe de composés en plein essor présentant un large panel de propriétés exploitables, en particulier pour les nouvelles technologies de production d'énergie décarbonées. En effet, l'insertion d'azote dans le réseau cristallin d'un oxyde semiconducteur permet en principe de moduler la valeur de sa bande interdite ou d’y introduire des états électroniques additionnels et ainsi d'obtenir de nouvelles fonctionnalités et propriétés optiques. La production de films minces monocristallins d’oxynitrure, est cependant un défi important. Dans ce travail de thèse essentiellement expérimental, des films minces d’oxynitrures seront élaborés par épitaxie par jets moléculaires assistée de plasma atomique. On démarrera à partir du BaTiO3, dont la synthèse est bien maitrisée au laboratoire, pour réaliser des co-dopages d’azote et de métaux compensateurs de manière à conserver la neutralité de la maille élémentaire. Les structures résultantes seront caractérisées quant à leurs compositions chimiques, structures cristallines et propriétés ferroélectriques. Ces observations seront corrélées à leurs performance pour la photo-électrolyse de l’eau, qui permet de produire de l’hydrogène de manière vertueuse. Enfin, la tenue à la corrosion de ces nouveaux matériaux sera aussi étudiée.

Le (la) candidate abordera un vaste ensemble de techniques d’ultra-vide, la croissance par épitaxie par jets moléculaires, la lithographie en salle blanche, des mesures ferroélectriques et de photo-électrolyse de l’eau, ainsi qu’un large panel de méthodes de caractérisations basées sur l’exploitation des centres rayonnement synchrotron les plus avancés.