Gestion de la chaleur dans la limite balistique à l'échelle nanométrique – HANIBAL

La manipulation des flux de chaleur est possible en jouant avec le transport des phonons à l'échelle nanométrique dans les métamatériaux thermiques. C'est l'un des défis majeurs de la gestion actuelle de l'énergie à petite échelle. Afin de démontrer des effets innovants impliquant des libres parcours moyens de phonons importants et de grandes longueurs d'onde de phonons, il est essentiel de développer des capteurs thermiques ultra-sensibles ayant une large plage de fonctionnement en température. Nous proposons, dans un premier temps, de développer ces capteurs innovants ayant une sensibilité en puissance exceptionnelle, de l’ordre de la dizaine de zeptoWatt. Ces capteurs seront préparés sous deux formes complémentaires : une cristalline en silicium et une amorphe en nitrure de silicium. Dans un deuxième temps, en combinaison avec des calculs permettant d'optimiser la conception des échantillons, nous réaliserons des mesures de transfert de chaleur par conduction thermique dans des nanostructures non linéaires périodiques et -apériodiques afin de démontrer la possibilité de faire de l'ingénierie des propriétés thermiques. Nous concentrerons les modélisations et expérimentations sur deux systèmes représentatifs : les cristaux phononiques et les redresseurs thermiques. Des retombées importantes sont attendues concernant le management de la chaleur à petite échelle dans les dispositifs innovants tels que les cryo-CMOS ou les récupérateurs d’énergie.