Contrôle ferroélectrique de la conduction électrique et thermique à l'échelle nanométrique dans GeTe – FETh

La thermoélectricité est considérée comme une technologie prometteuse en matière d'énergie propre qui pourrait contribuer à réduire notre dépendance vis-à-vis des énergies fossiles en convertissant directement et de manière réversible la chaleur en électricité. L'obtention d'une valeur élevée du facteur de mérite thermoélectrique est un objectif majeur pour parvenir à une utilisation plus étendue de cette technologie. Jusqu'à présent, les thermoélectriques ont été optimisés via (i) l’augmentation de la conductivité électrique en créant des états d'énergie proches du niveau de Fermi et (ii) la diminution de la conductivité thermique, en utilisant des défauts ou une structuration à l’échelle nanométrique. Néanmoins, les gains de performances obtenus sont faibles et nécessitent d’envisager de nouvelles approches. En particulier les alliages ferroélectriques à base de tellurure de germanium ont récemment montré des performances thermoélectriques qui sont comparables à celles des meilleurs matériaux connus. En outre il a été prédit théoriquement que les performances thermoélectriques des parois de domaines ferroélectriques sont très supérieures à celles du volume du matériau. Nous proposons dès lors un nouveau paradigme où les propriétés thermoélectriques pourraient être contrôlées à l'échelle nanométrique par la structure en domaines ferroélectriques. L'ambition du projet est de réaliser et d'étudier des structures en domaines ferroélectriques dans des films minces de tellurure de germanium réalisés sur silicium et sur silicium-sur-isolant afin de parvenir à des avancées significatives en termes de performances thermoélectriques via l’ingénierie des matériaux et le développement de méthodes expérimentales avancées de caractérisation.