Thèse Etude en Champ Proche des Limites de la Micro-Fabrication Additive Electrochimiquement Assistée de Semi-Conducteurs Organiques sur Composants. H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Lille
École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
Laboratoire de recherche : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Direction de la thèse : Sébastien PECQUEUR ORCID 0000000284536413
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

Ce projet doctoral vise à comprendre comment utiliser l'électrochimie sur des microélectrodes pour « faire pousser » des semiconducteurs sur des puces en silicium, en utilisant différentes techniques de microscopie en champ proche pour en caractériser différentes propriétés de ces microstructures. Différents monomères seront formulés en solution et électrochimiquement déposés sur des puces préalablement lithographiées de microélectrodes. Différentes formulations et conditions d'électro-dépôt permettront de faire pousser différentes structures conductrices ou semi-conductrices à petite échelle. Par l'utilisation de différentes techniques de microscopie en champ proche : microscope à force atomique (AFM) pour la mesure de la topographie, AFM à pointe conductrice (c-AFM) pour la cartographie de courant, microscopie à sonde de Kelvin (KPFM) pour la mesure du potentiel de surface et AFM électrochimique (EC-AFM) pour le suivi des réactions électrochimique, nous pourront comprendre les phénomènes physicochimiques régissant la croissance de la matière à ces échelles. La compréhension des mécanismes régissant ces croissances doit nous amener à connaitre les limites de ce mode de dépôt pour son utilisation comme procédé de fabrication à part entière, pour la micro-fabrication à la demande de composant linéaires (résistance, condensateurs), non linéaires (diodes, transistors) ou de capteurs sur wafer.

La fabrication additive (impression 3D) est une innovation technologique qui révolutionne de nombreux secteurs par sa capacité à concevoir des structures à façon, en un minimum de temps et impliquant un minimum d'énergie et de ressources matérielles. La fabrication additive n'a pas son pareil en micro-fabrication électronique : les procédés permettant de structurer la matière sur des surfaces en silicium impliquent généralement des équipements de technologies pointes qui consomment beaucoup d'eau et d'énergie pour chauffer, refroidir, faire le vide, découper, implanter ou ioniser. Les techniques conventionnelles de la micro-fabrication électronique sont difficilement en phase avec le grand défi environnemental de demain, et contraint le développement d'unités de productions de puces sur le territoire du Green Deal. En utilisant l'électrochimie dans la manufacture de microcomposants électroniques, il est possible de déposer des semi-conducteurs stratégiques sur des puces en silicium : quelques volts et microcoulombs par dispositif suffisent à co-intégrer des polymères conducteurs avec un rendement approchant les 100% dans des conditions ambiantes, ne générant presque pas de déchets et utilisant des solvants non-toxiques (Moustiez et al 2025)*. Les limites qu'offre cette technologie à ces échelles, le contrôle des propriétés électriques et morphologiques, sont cependant encore mal connues.

Ce sujet hautement expérimental se situe à l'interface entre les sciences physiques et l'électrochimie dans une équipe de recherche multi-disciplinaire. Le(la) candidat(e) au doctorat (niveau master ou diplômé ingénieur(e)) sera intégré(e) au groupe NCM de l'Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (iemn.fr). Le(la) candidat(e) devra avoir un intérêt particulier pour les sciences interdisciplinaires et une curiosité à comprendre le contexte actuel et les enjeux sociétaux guidant la recherche de nouveaux matériaux pour la micro-électronique. Idéalement, un(e) scientifique avec une formation ou une expérience en microscopie champ proche et/ou en électrochimie sera requise pour mener à bien ces recherches.