Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Résumé du projet de thèse :
Les nanocristaux colloïdaux, ou boîtes quantiques (quantum dots), sont des nanoparticules de semi-conducteurs synthétisées en solution par voie chimique humide. Ce projet de thèse vise à utiliser des nanocristaux colloïdaux comme matériau à gain optique pour des applications laser intégrées. Le/la candidat(e) commencera par synthétiser des boîtes quantiques de pointe présentant des propriétés de gain dans le visible et participera à la construction d'un nouveau montage optique dédié à la spectroscopie avancée de ces objets. La spectroscopie d'absorption transitoire pompe-sonde sera utilisée pour étudier les métriques de gain optique des boîtes quantiques (largeur de bande, durée de vie, seuils…) sous excitation optique. Le/la candidat(e) explorera ensuite des architectures de nanocristaux plus complexes, en ciblant notamment le développement d'assemblages de différents types de nanocristaux. Cette approche vise deux objectifs : obtenir de nouvelles propriétés de gain optique inaccessibles avec des matériaux à composant unique, telles qu'une largeur de bande de gain ultra-large ou un effet laser à bas seuil dans des structures donneur-émetteur fortement couplées. Le/la candidat(e) concevra et évaluera le potentiel de ces métamatériaux à l'état liquide, et mesurera les performances laser à l'état solide. Ce projet est financé par l'ANR JCJC MetaQD.
Contexte :
Les boîtes quantiques colloïdales (CQD) sont des nanoparticules de semi-conducteurs qui, en raison de leur taille (2-20 nm), se situent dans le régime de confinement quantique. À ce titre, ces matériaux présentent des propriétés optiques qui peuvent être ajustées de manière continue sur une large gamme de longueurs d'onde, de l'infrarouge à l'ultraviolet. Les CQD sont déjà utilisés dans les écrans de nouvelle génération (Samsung QLED), les capteurs infrarouges (ST Microelectronics, IMEC) et comme marqueurs biologiques. La prochaine étape pour ces matériaux est la démocratisation de leur utilisation comme source de lumière laser, ce qui nécessite que les nanoparticules supportent des niveaux d'excitation très élevés. Le processus d'émission stimulée, responsable de l'émission de lumière laser cohérente, est un processus collectif qui exige que les nanocristaux soient assemblés de manière très dense, typiquement sous forme de films à l'état solide. La facilité de mise en œuvre en solution des nanocristaux en fait d'excellents candidats pour la photonique intégrée sur puce, où l'intégration de sources lumineuses reste complexe en raison des contraintes de l'épitaxie. Très récemment, la preuve de concept d'un dispositif électrique à CQD capable d'émettre de la lumière dans le régime de gain optique (c'est-à-dire capable d'atteindre le régime d'inversion de population et d'amplifier la lumière) a été démontrée. Il est désormais nécessaire d'obtenir davantage d'outils pour la conception rationnelle des pr
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Le/la candidat(e) travaillera avec des produits chimiques (risque chimique) ainsi qu'avec des lasers ultrarapide et de haute puissance (risques laser). Il/elle recevra une formation adaptée.