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L’INSP est fortement présent à la fois sur l’élaboration et sur l’étude expérimentale et théorique de matériaux présentant des propriétés de confinement quantique, qu’il s’agisse de matériaux 0-Dimensionnel, 1-Dimensionnel ou 2-Dimensionnel. Un point fort du laboratoire est notamment d’avoir une chaine d’élaboration de matériaux-mesures-théorie complète dans un certain nombre de domaines. Ces matériaux nanostructurés, organiques ou inorganiques, sont étudiés aussi bien pour leurs propriétés fondamentales qu’applicatives. Sont étudiées les propriétés structurales, vibrationnelles, électroniques ou opto-électroniques.
Les techniques d’élaboration des matériaux sont variées : dépôt physique en phase vapeur, le dépôt chimique en phase vapeur, épitaxie par jet moléculaire, dépôt métallique sous atmosphère oxydante, croissance par ablation laser pulsé, synthèse colloïdale, synthèse par voie chimique en solution, ou technique des couches de langmuir pour produire des films 2D à la surface d’un liquide.
Les techniques de mesure comprennent d’une part des outils de caractérisation des propriétés structurales (diffraction X, diffraction LEED, diffraction RHEED, microscopie STM, microscopie AFM, spectroscopie XPS, spectroscopie UPS, spectroscopie HEELS, spectroscopie IR, microscopie MEB, microscopie TEM), électroniques (PPMS, SQUID), magnétiques (PPMS, VSM, SQUID), optiques (réflectivité, photoluminescence, ellipsométrie, spectroscopie Raman, microscopie SNOM, spectroscopie infra-rouge en transmission) et d’autre part des instruments de pointe dédiés à l’étude des propriétés optiques (micro-photoluminescence à basse ou très basse température, résolue ou non en temps (ps), avec ou sans champ magnétique, avec ou sans système interférométrique) ou des propriétés électroniques (HREELS couplée à XPS et chambre de croissance d’oxydes sous ultra-vide, STM très basse température et fort champ magnétique).
Les méthodes théoriques d’études des nano-matériaux comprennent à la fois des méthodes ab initio, des méthodes à N-corps analytiques éventuellement couplées à des méthodes numériques.
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