INSP

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Energie – Propriétés thermiques de couches minces pour applications thermoélectriques

Membres : Agnès Huynh, Mahmoud Eddrief, Paola Atkinson, Serge Vincent, Massimiliano Marangolo, Danièle Fournier

Le développement de matériaux et de composants thermoélectriques de haute qualité passe à la fois par la compréhension des phénomènes physiques et par des mesures électriques et thermiques précises. Un bon matériau thermoélectrique doit posséder simultanément un coefficient Seebeck élevé, une bonne conductivité électrique (c.-à-d. une faible résistance électrique, et une faible conductivité thermique. Ce projet est axé sur la mesure des propriétés thermiques de nouveaux matériaux, massifs ou déposés en couches minces sur des substrats (films fins ou super réseaux. Nous disposons au laboratoire des moyens d’élaboration de nanostructures ou des couches minces avec des bonnes propriétés thermoélectriques, d’un microscope à thermoréflectance qui permet la mesure de la conductivité thermique avec une résolution spatiale micrométrique et de mesures de coefficient Seebeck et de conductivité électrique (plateforme ‘basses températures de SU). Le support théorique est donné par L. Paulatto (IMPMC) et M. Calandra (Università di Trento, Italie)

Légende : Conductivité thermique en couches minces de Bi2Se3 en fonction de l’épaisseur de l’échantillon à 300 K. Données expérimentales : conductivité thermique du réseau de Bi2Se3 sur GaAs (001), à comparer avec κ axe hors plan (ligne pointillée). Les lignes épaisses bleues utilisent notre théorie de la diffusion Casimir, tandis que les lignes rouges utilisent la méthode de coupure des phonons. Calculs de L. Paulatto (IMPMC, SU). L. Paulatto et al. Phys. Rev.B 2020.

 

Publications

  • D. Fournier, M. Marangolo, M. Eddrief, N. N. Kolesnikov, C. Fretigny.Straightforward measurement of anisotropic thermal properties of a Bi2Se3 single crystal. J. Phys Condens Matter. 2018 Mar 21;30(11):115701.doi: 10.1088/1361-648X/aaad3c.
  • Lorenzo Paulatto, Danièle Fournier, Massimiliano Marangolo, Mahmoud Eddrief, Paola Atkinson, et al.. Thermal conductivity of Bi 2 Se 3 from bulk to thin films: Theory and experiment. Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), American Physical Society, 2020, 101 (20), ⟨10.1103/PhysRevB.101.205419⟩. ⟨hal-02616431⟩