Projet ANR-11-NANO-0014 – MOON : Optimisation de la croissance par MOCVD/ALD d' oxyde nanostructuré pour la conversion de l'énergie solaire par le couplage entre la modélisation et l'analyse in situ par le rayonnement synchrotron  et par des méthodes optiques
Programme : Nanotechnologies et Nanosystèmes (P2N) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur jean-luc DESCHANVRES (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-ALPES SECTEUR ALPES)
Partenaires : Laboratoire des Matériaux et Génie Physique; Sciences et Ingénierie, des Matériaux et Procédés; Unité de Recherche Soleil; Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence; Laboratoire Matériaux Optiques, Photonique et Systèmes
Montant : 1141701.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Notre projet vise à améliorer la connaissance fondamentale des processus de nucléation de nanofils et de couches minces nanocristallines à base d’oxyde, ce qui devrait mener à une rupture technologique en particulier dans le domaine des matériaux pour l’énergie et plus précisément pour la conversion de l'énergie solaire. L’objectif est d’étudier in situ et en temps réel l’interaction substrat-gaz, les mécanismes de nucléation , la transition vers le régime de croissance à l’équilibre, la qualité de l’interface substrat-nanostructures, les mécanismes de relaxation ou encore les défauts structuraux à l'intérieur d'une chambre de croissance dédiée aux dépôts chimiques en phase vapeur (MOCVD et ALD). Le réacteur de croissance MOCVD/ALD sera conçu pour être installé sur un diffractomètre de la ligne de faisceau SIRIUS du synchrotron français SOLEIL (St-Aubin). L’équipement permettra de réaliser des mesures de diffusion de surface de rayons x (diffraction et diffusion aux petits angles en incidence rasante) combinées avec des mesures de spectroscopie de surface de rayons x et de caractérisations optiques (RAMAN-LIDAR + courbure de substrat). La spectroscopie de rayons X incluera de la fluorescence en incidence rasante. Nous utiliserons également un outil unique et puissant, la diffraction résonante de surface, qui utilisera la capacité d’accorder l’énergie du faisceau de rayons x ainsi que sa polarisation afin d’obtenir des informations chimiques sur les atomes en surface. Les approches de modélisation incluant des méthodes macroscopiques telles que la dynamique des fluides ou des calculs thermodynamiques ou nanoscopiques telles que des simulations ab initio ou Monte-Carlo seront confrontées au travail expérimental afin de suivre chaque étape de la croissance et donc d’obtenir une compréhension complète de la synthèse des matériaux.  Pour mener à bien ce projet, nous concevrons un réacteur spécifique MOCVD/ALD à l’état de l’art et plus généralement une installation MOCVD/ALD complète qui sera transportable et facile à mettre en oeuvre. Elle sera tout d’abord installée et testée au LMGP puis mise en place sur la ligne de faisceau SIRIUS. Nous nous focaliserons dans un premier temps sur la croissance de nanofils de ZnO et de couches minces nanocristallines de ZnO ; toutefois, nous avons pour but de concevoir un réacteur de dépôt qui aura dans un second temps une portée plus large dans le domaine des oxydes. Une telle installation sera incontestablement unique en France, sachant qu’une autre installation de ce type est prévue en Europe à Anka (ligne de faisceau Nano). Elle contribuera à l’accroissement de l’attractivité des grands instruments français tels que SOLEIL. Notre expérience pourra permettre à SOLEIL d’offrir un équipement unique pour la communauté scientifique. En résumé, le but ultime du projet est de mettre en place une méthodologie afin d’obtenir une compréhension globale approfondie des premières étapes de la croissance par MOCVD et ALD afin d’optimiser les propriétés d’oxydes nanostructurés représentant un potentiel extrêmement fort en terme d’application par exemple dans les domaines de la conversion de l'énergie solaire ou de la nanoélectronique.