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Theses

ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS OPTOÉLECTRONIQUES DE NANOCRISTAUX COLLOÏDAUX À FAIBLE BANDE INTERDITE : APPLICATION À LA DÉTECTION INFRAROUGE

Bertille Martinez 1
1 INSP-E6 - Physico-chimie et dynamique des surfaces
INSP - Institut des Nanosciences de Paris
Résumé : Les nanocristaux colloïdaux de semiconducteurs sont des nanomatériaux synthétisés en solution. En deçà d’une certaine taille, ils acquièrent des propriétés de confinement quantique : leurs propriétés optiques et électroniques deviennent dépendantes de leur taille. Le développement de tels nanocristaux a atteint une grande maturité dans le visible ; l’enjeu est maintenant d’étendre la gamme accessible et d’obtenir des nanocristaux ayant des propriétés dans l’infrarouge. Parmi les candidats potentiels, on trouve les nanocristaux de tellure de mercure (HgTe) et de séléniure de mercure (HgSe). L’objectif de ce doctorat est d’approfondir la connaissance des propriétés optiques, optoélectroniques et de transport de ces nanocristaux dans l’optique de concevoir un système de détection infrarouge. Pour y parvenir, la structure électronique de ces matériaux a été déterminée expérimentalement pour différentes tailles et différentes chimies de surface. Nous pouvons en déduire les énergies des différents niveaux électroniques, l’énergie de Fermi, le type de dopage (et le quantifier). Nous montrons que la taille des cristaux a une forte influence sur le dopage, qui devient de plus en plus n quand les cristaux sont de plus en larges, allant jusqu’à observer une transition semiconducteur-métal pour des cristaux de HgSe. Le contrôle du dopage est ensuite étudié en fonction de la chimie de surface. En utilisant des effets dipolaires ou des transferts d’électrons via des ligands fortement oxydants, nous montrons un contrôle du dopage sur plusieurs ordres de grandeur en modifiant l’environnement à la surface des nanocristaux. Ces études nous permettent de proposer un détecteur infrarouge à base de nanocristaux de HgTe, fonctionnant à 2,5 µm, dont la structure permet de convertir efficacement les photons absorbés en courant électrique, tout en obtenant un bon rapport signal sur bruit. Nous obtenons ainsi une réponse de l’ordre de 20 mA/W et une détectivité de 3 × 109 Jones.
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https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-02270058
Contributor : Bertille Martinez <>
Submitted on : Friday, August 23, 2019 - 4:59:14 PM
Last modification on : Friday, May 29, 2020 - 3:58:34 PM
Document(s) archivé(s) le : Friday, January 10, 2020 - 3:19:05 PM

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Manuscrit_Martinez_final.pdf
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  • HAL Id : tel-02270058, version 1

Citation

Bertille Martinez. ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS OPTOÉLECTRONIQUES DE NANOCRISTAUX COLLOÏDAUX À FAIBLE BANDE INTERDITE : APPLICATION À LA DÉTECTION INFRAROUGE. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Sorbonne Université, 2019. Français. ⟨tel-02270058⟩

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