Combiner l'expérience et la théorie pour modéliser la croissance épitaxiale du TMDC sur graphène/GeOI – COME_ON

Ce projet concerne un couplage original entre l’étude expérimentale de l'épitaxie des matériaux 2D (2DM) avec une modélisation multi-échelle des aspects d'équilibre et hors-équilibre de la croissance cristalline. Si les 2DM ont déjà révolutionné la physique du solide, leur production classique par exfoliation a des limites intrinsèques, et nous nous intéressons aux mécanismes de leur croissance par épitaxie. Nous proposons d'étudier le système paradigmatique du graphène (Gr) pour permettre la croissance épitaxiale de dichalcogénures de métaux de transition (TMDC) WSe2, MoSe2, aux propriétés électroniques, optiques et spintroniques exceptionnelles. Nous utiliserons une couche tampon prometteuse de GeOI pour découpler la couche 2D de son substrat, permettant le contrôle optimal de la croissance et l'utilisation de plaquettes de la microélectronique. Nous cherchons à comprendre finement les mécanismes de croissance afin de contrôler l’élaboration de Gr-TMDC à grande échelle et de haute qualité cristalline. Pour ce faire, l’exploration expérimentale sera couplée à une modélisation multi-échelle allant de l'angström au micromètre, de la femto-seconde à la minute. Nous caractériserons les barrières de diffusion et énergies de liaison par des calculs ab-initio mais aussi les configurations d'équilibre local. La dynamique sera étudiée à des échelles de temps atomistiques avec la dynamique moléculaire-ab-initio et à des échelles expérimentales via des simulations de Monte-Carlo cinétique (KMC). Ces dernières seront paramétrées en fonction des calculs ab-initio et des résultats expérimentaux, et seront finement ajustées pour caractériser et prédire les régimes de croissance. Ce projet rassemble des équipes expérimentales et théoriques ayant un savoir-faire unique sur les outils et techniques de pointe concernant les croissance et caractérisation de Ge, GeOI, Gr et TMDC (IM2NP, SPINTEC) et la modélisation des processus atomistiques et statistiques hors équilibre (INSP, LPICM).