Halide Perovskites

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Regional Projects

par qhuy -

Projet : Développement de nouveaux panneaux plats pour la radiographie médicale

  • Type de projet : Contrat bilatéral CEA-Trixell
  • Coordination : LETI
  • Partenaire : CEA, Trixell
  • Date de commencement et durée : 2019 -
  • Résumé : Développement de nouveaux panneaux plats pour la radiographie médicale plus sensibles et à plus haute résolution spatiale que les systèmes conventionnels grâce à de nouveaux matériaux semi-conducteurs pérovskites

Projet : Stabilité et encapsulation de cellules tandem silicium/perovskite

  • Type de projet :
  • Coordination : LEPMI, Lionel Flandin
  • Partenaire : CEA
  • Date de commencement et durée : 2021
  • Résumé :

Projet PERO-SOL : Cellules solaires pérovskites : performance et durabilité

  • Type de projet : AAP Université de Savoie
  • Coordination : LEPMI, Lara Perrin
  • Partenaire : CEA
  • Date de commencement et durée : 2017
  • Résumé :

Projet ELIPSIS : ELectrodéposItion de cellules solaires PérovSkIteS : vers un procédé bas-coût et grande surface

  • Type de projet : AAP Université de Savoie
  • Coordination : LEPMI, Emilie Planes
  • Partenaire :
  • Date de commencement et durée : 2018
  • Résumé :

Projet : Optical Probing of Electron-Phonon coupling in perovskite

  • Type de projet : OPEP under collaborative program of NEXT
  • Coordination : Paulina PLOCHOCKA, paulina.plochocka lncmi.cnrs.fr, LNCMI, Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, Toulouse
  • Partenaire : CEMES
  • Date de commencement et durée : 2020 (3 years)
  • Résumé : The family of 2D Ruddlesden-Popper perovskites is currently attracting great interest of the scientific community as highly promising materials for energy harvesting and light emission applications. Despite the fact that these materials are known since several decades, only recently it has become evident that their optical properties are driven by exciton-phonon coupling which can be controlled by organic spacers. However, the detailed mechanism of this coupling, which often leads to intriguing properties, raises ongoing controversy. The optical properties of these soft semi-conductors cannot be decoupled from their vibrational properties. Therefore, we want to join the long term expertise of LNCMI in optical studies of perovskites and CEMES experience in advanced Raman spectroscopy to gather the complementary information concerning both electron and phonon properties. The electron-phonon coupling will be accurately examined in order to understand mutual dependences between 2D perovskite architecture and their optical properties.

Projet : Etude des propriétés de la pérovskite hybride : stabilité et vieillissement des cellules solaires

  • Type de projet : : IPVF, projet F : Fabrication of perovskite based solar cell
  • Coordination : Jean Rousset (EDF), jean.rousset edf.fr
  • Partenaire : IM2NP
  • Date de commencement et durée : 2016-2020
  • Résumé :

Projet : Etoiles montantes en Pays de la Loire

  • Type de projet : Région pays de la Loire
  • Coordination : Romain Gautier (IMN), Romain.Gautier cnrs-imn.fr
  • Partenaire : Florian Massuyeau, Michael Paris
  • Date de commencement et durée : 2017-2020
  • Résumé : L’industrie de l’éclairage est actuellement révolutionnée par l’émergence des diodes électroluminescentes (LEDs) permettant un gain d’énergie de 50% (correspondant à 640 millions de tonnes d’émission CO2 par an). Dans ce contexte, les pérovskites hybrides sont des matériaux ayant récemment montré un grand potentiel pour leurs applications en tant que LEDs. Cependant, peu de nouveaux matériaux ont été synthétisés jusqu’à présent en comparaison du nombre incalculable de possibilités pouvant être imaginées. Ainsi, le projet consiste à développer des approches couplant screening expérimental (c’est à dire un échantillonnage rapide) et l’analyse de données afin de découvrir de nouvelles pérovskites hybrides ayant des propriétés optiques intéressantes. La première étape consiste à synthétiser une large quantité de nouveaux matériaux. La seconde étape consiste à utiliser des approches basées sur l’intelligence artificielle pour accélérer la découverte de pérovskites hybrides performantes en guidant les expérimentateurs vers les synthèses les plus intéressantes.

Projet : Diodes électroluminescentes à base de pérovskites hybrides quasi-2D

  • Type de projet : Labex AMADEUS / CEA-LETI, financement de thèse Simon Sandrez
  • Coordination : IMS Bordeaux
  • Partenaire : CEA-LETI
  • Date de commencement et durée : 2018-2021
  • Résumé : L’objectif du projet est donc d’identifier les verrous à débloquer pour fabriquer des PeLEDs efficaces. Les recherches se sont orientées vers une structure de dimension réduite, la pérovskite quasi-2D PEA2(FAPbBr3)n−1PbBr4, permettant de confiner les porteurs de charge et d’augmenter les probabilités de recombinaisons radiatives comparé aux structures 3D.

Projet : Matériau pérovskite pour la radiographie médicale

  • Type de projet : CEA-LETI, financement de thèse Oriane Baussens
  • Coordination : CEA-LETI
  • Partenaire : IMS Bordeaux
  • Date de commencement et durée : 2018-2021
  • Résumé : L’utilisation de matériau semi-conducteurs en radiographie médicale, au lieu des scintillateurs utilisés actuellement, permettrait d’augmenter la sensibilité et la résolution spatiale des imageurs. Cependant il n’existe pas, à ce jour, de matériau semi-conducteur compatible avec les spécifications grande surface (40cm×40cm) de la radiologie générale. Les pérovskites halogénées sont une classe de semi-conducteurs présentant des propriétés optoélectroniques et photovoltaïques remarquables. L’objectif de ce travail est d’évaluer la viabilité des pérovskites halogénées pour la radiographie médicale. Des dispositifs du type Cr/MAPbBr3/Cr sont utilisés comme modèle d’étude pour répondre à cet objectif.

Projet HPER : Search for new materials for perovskite solar cells applications : the discovery of the new family of d-HP, lead and iodide deficient 3D perovskites

  • Type de projet : Lumomat RFI Regional French project
  • Coordination : Nicolas MERCIER, nicolas.mercier univ-angers.fr, MOLTECH-Anjou, Angers, France
  • Partenaire :
  • Date de commencement et durée : 2016-2019
  • Résumé :

Projet MeltHP : Congruent Melting Halide Perovskites for lighting application

  • Type de projet : EUR LUMOMAT Regional French project (Bretagne/Pays de le Loire), thèse
  • Coordination : Nicolas MERCIER, nicolas.mercier univ-angers.fr, MOLTECH-Anjou, Angers, France
  • Partenaire : Romain Gautier, IMN, Nantes, France
  • Date de commencement et durée : 2022-2025
  • Résumé :

Projet : Hétérostructures de pérovskites hybrides pour applications photovoltaïques

  • Type de projet : Labex Charmmmat / IPVF
  • Coordination : Emmanuelle Deleporte (LUMIN), Emmanuelle.Deleporte ens-paris-saclay.fr
  • Partenaire : IPVF, GEMAC
  • Date de commencement et durée : 2019-2022
  • Résumé : Le projet propose de synthétiser et d’étudier de nouvelles pérovskites hybrides composites constituées de pérovskites hybrides de dimensions différentes, qui sont des hétérostructures formées d’un mélange de pérovskite 2D et de pérovskite 3D, dans le but d’adresser la question très problématique de la stabilité des cellules solaires à base de pérovskites hybrides. La structure et les propriétés optiques de ces hétérostructures seront analysées par microscopie électronique, diffraction, Raman, micro-photoluminescence afin d’étudier les propriétés des porteurs de charge et seront introduites dans des cellules solaires.

Projet : Émission de photons contrôlée par ingénierie moléculaire de Matériaux Pérovskites 2D Hybrides pour des applications VLC

  • Type de projet : Labex Charmmmat
  • Coordination : Cédric Mayer (LUMIN), cedric.mayer uvsq.fr
  • Partenaire : ILV
  • Date de commencement et durée : 2020-2021
  • Résumé : Ce projet s’inscrit dans la thématique du développement de pérovskites hybrides 2D pour des applications d’émission de lumière. De tels matériaux présentent d’une part l’intérêt de pouvoir être facilement conformable et adaptable sur une surface flexible et permettrait d’autre part d’atteindre sur une surface de quelques mm2 des débits importants. L’objectif de ce projet est de concevoir toute une ingénierie moléculaire autour de Matériaux Pérovskites 2D Hybrides permettant de contrôler et d’optimiser les propriétés d’émission de lumière de ces matériaux. En particulier, nous proposons d’intégrer des luminophores de longueurs d’onde d’émission modulable dans la partie organique des pérovskites et des transferts d’énergie efficace entre les entités organiques et inorganiques, grâce à l’ingénierie des luminophores et ce sur une surface de quelques mm2.

Projet Star- TREaK : Spectroscopy of Time-Resolved Emission of halide perovsKites and co.

  • Type de projet : Labex Charmmmat
  • Coordination : Emmanuelle Deleporte (LuMIn), Emmanuelle.Deleporte ens-paris-saclay.fr
  • Partenaire :
  • Date de commencement et durée : 2021-2022
  • Résumé : Ce projet propose d’étudier, au sein de Paris-Saclay, les processus physico-chimiques photo-induits dans les matériaux semi-conducteurs moléculaires, hybrides organiques-inorganiques (pérovskites) et nanoparticules inorganiques, grâce à une plateforme de spectroscopie optique résolue en temps. En particulier, il s’agira de caractériser dans ces matériaux photo-actifs, les dynamiques et efficacité de transferts de charge et/ou d’énergie, les relaxations et recombinaisons de porteurs de charge libres et excitons. Ces processus sont à la base des conversions d’énergie lumière/courant (et réciproquement) intervenant dans les dispositifs optoélectroniques tels que les photodétecteurs, LEDs, lasers ou cellules solaires. Nous combinerons les techniques non destructives d’absorption et de photoluminescence résolues en temps, permettant de décrypter en détail ces processus, en les suivant en temps réel. Un effort tout particulier sera déployé sur les matériaux pérovskites hybrides 2D développés au sein de LuMIn sous forme de films ou de nanostructures colloïdales, leur couplage avec des systèmes moléculaires (pérovskites fonctionnalisées avec des molécules organiques) et les effets liés aux interfaces (hétéro-structures et dispositifs complets avec électrodes).

Projet ShiLOM : Shining a Light on Mixed Halide Perovskites

  • Type de projet : 1 an de post-doctorat (Subodh Gautam), projet LabeX PALM Université Paris-Saclay
  • Coordination : Olivier PLANTEVIN, olivier.plantevin universite-paris-saclay.fr, Laboratoire de Physique des Solides, Orsay
  • Partenaire : B. Geffroy, CEA NIMBE & LPICM
  • Date de commencement et durée : 01/07/2020-30/06/2021
  • Résumé : Over the past few years, hybrid organic-inorganic perovskites have become one of the most promising low-cost alternatives to traditional semiconductors in the field of photovoltaics and light emitting devices. It combines both attractive features of organic and inorganic materials within a single composite, for instance with stronger excitonic properties and brighter luminescence. Within these emerging materials, multiple-cation mixed halide perovskites have been highlighted due to their facile band gap tunability by varying the halide composition and improved structural stability. However, even these most advanced absorber materials still suffer from instabilities due to halide ion migration under photoexcitation. We will address the origin of these puzzling opto-electronic properties with photoluminescence spectroscopy together with defect engineering. Electron and ion irradiation will be used as tools for the introduction of point defects in a controlled manner. Point defects will modify the electronic and light emitting properties of the material as well as the photo-induced halide mobility which is one of today’s challenge for improved stability in opto-electronic devices.

Projet : “Improving device performance of hybrid perovskites and two-dimensional materials by ion implantation”

  • Type de projet : MOMENTOM (IRS Paris-Saclay) – 1 an de post-doctorat (Subodh Gautam)
  • Coordination : Olivier PLANTEVIN, olivier.plantevin universite-paris-saclay.fr, Laboratoire de Physique des Solides, Orsay
  • Partenaire : E. Deleporte, G. Trippé-Allard, LuMIn ; D. Garrot, UVSQ ; V. Jacques, LPS
  • Date de commencement et durée : 01/03/2019-28/02/2020
  • Résumé : Defects are usually regarded as imperfections in materials that could significantly degrade their performance. The controlled formation of defects may be extremely useful since they can generate novel properties and tailor existing characteristics of materials that improve their usefulness for device applications. Here, we propose to carry out defect engineering applied to hybrid organic-inorganic perovskites (HOP) with 3D and 2D structures, as well as to atomically thin materials (2D materials) with strong light emitting properties like MoS2. HOP materials have become one of the most promising low-cost alternatives to traditional semiconductors for photovoltaics and light emitting devices, while 2D materials have revealed new and fascinating physics and are intensively investigated as potential alternatives for future devices required in quantum computing. A deeper knowledge of the structural and electronic properties of such materials is mandatory for their use and optimization for integration and large scale device manufacturing. In this project, we will use ion irradiation as a tool for tailoring the materials properties by introduction of point defects in controlled manner. Induced defects will introduce shallow and deep energy levels within the band gap or close to band edges which will modify the electronic and light emitting properties of the materials.

Projet : Perovskites hybrides modifiées par irradiation ionique

  • Type de projet : MOMENTOM (IRS Paris-Saclay) – 3,5 mois de stage de M1 (Driffa Guerfa)
  • Coordination : Olivier PLANTEVIN, olivier.plantevin universite-paris-saclay.fr, Laboratoire de Physique des Solides, Orsay
  • Partenaire : E. Deleporte, G. Trippé-Allard LuMIn ; D. Garrot, UVSQ
  • Date de commencement et durée : 18/04-28/07/2017
  • Résumé : Les pérovskites hybrides organique-inorganique sont devenues l’une des alternatives les plus prometteuses aux semi-conducteurs traditionnels dans le domaine de l’énergie photovoltaïque et des dispositifs émetteurs de lumière. Ces matériaux combinent les caractéristiques intéressantes des matériaux organiques et inorganiques dans un composé unique, par exemple avec une luminescence plus intense que les semi-conducteurs inorganiques tout en conservant des mobilités élevées, plusieurs ordres de grandeur plus grandes que dans les semi-conducteurs organiques. Ces propriétés questionnent le rôle particulier des défauts qui habituellement dégradent les propriétés opto-électroniques, ce qui ne semble pas être le cas ici. Dans ce projet de stage de M2, nous utiliserons l’irradiation ionique avec des ions Helium comme un outil pour l’introduction de défauts ponctuels de manière contrôlée dans des monocristaux et des couches polycristallines de pérovskites hybrides. Les défauts ponctuels pourraient avoir un effet de dopage sur les propriétés électroniques que nous testerons par des mesures d’effet Hall. Ils permettront également de mieux comprendre la luminescence de ces matériaux, en particulier le rôle que jouent les défauts dans les différentes émissions excitoniques observées à basse température. Les mesures seront faites au CSNSM avec un spectromètre Quantamaster nouvellement installé (financement du Labex PALM et Mission pour l’Interdisciplinaire du CNRS) et un cryostat optique (T=10K-300K). L’irradiation ionique nous apportera une méthode originale pour modifier les propriétés de ces matériaux par ingéniérie des défauts, dans la perspective d’une meilleure compréhension de leurs propriétés optoélectroniques

Projet : Structural dynamics of photoswitchable complexes : from seconds to femtoseconds

  • Type de projet : Thèse financement Région Lorraine
  • Coordination : D. Schaniel, S. Pillet, , sebastien.pillet univ-lorraine.fr, CRM2, Laboratoire de Cristallographie, Résonance Magnétique et Modélisations, Vandoeuvre-les-Nancy
  • Partenaire :
  • Date de commencement et durée : 2019-2022
  • Résumé : Ce projet vise à suivre l’évolution de la structure moléculaire d’espèces impliquées lors des différentes étapes d’un cycle induit par photoexcitation sur la base d’une mesure directe par diffraction des rayons X (DRX). Il s’agit de déterminer les changements structuraux lors du processus de photoisomérisation du ligand NO dans la famille des composés ML5NO (M=métal, L=ligand) en temps réel. Dans la gamme temporelle de ms-s ces mesures seront réalisées sur le diffractomètre de laboratoire au CRM2, dans la gamme temporelle submicrosecondes en utilisant les possibilités offertes sur la ligne CRISTAL au synchrotron SOLEIL. Ce projet consiste également à pousser la résolution temporelle du dispositif de laboratoire de la milliseconde vers la microseconde

Projet MAPLUM : MAtériaux Photo-magnétiques LUMinescents pour l’électronique moléculaire

  • Type de projet : Post-doc financement Région Lorraine
  • Coordination : S. Pillet, , sebastien.pillet univ-lorraine.fr, CRM2, Laboratoire de Cristallographie, Résonance Magnétique et Modélisations, Vandoeuvre-les-Nancy
  • Partenaire :
  • Date de commencement et durée : 2021-2022
  • Résumé : Ce projet vise à étudier la structure et la dynamique structurale de nouveaux matériaux fonctionnels à la fois magnétiques et luminescents pour des applications en électronique moléculaire à faible impact environnemental. La stratégie consiste à associer un centre métallique à transition de spin photomagnétique à des ligands photo-sensibles jouant le rôle d’antenne optique. La lumière joue le rôle de stimulus externe permettant de commuter le magnétisme et la luminescence de manière synergétique.

Projet STRIPE : Stratégies aux Interfaces pour l’optimisation des dispositifs Pérovskite Electroluminescents

  • Type de projet : Région Nouvelle Aquitaine (AAP ESR 2019)
  • Coordination : Bernard Ratier (Email : bernard.ratier unilim.fr), XLIM, Limoges, France
  • Partenaire : Laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système (IMS), Bordeaux, France et Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Bordeaux, France
  • Date de commencement et durée : 2019, 3 ans
  • Résumé : Les pérovskites halogénées constituent aujourd’hui une classe de matériaux de rupture dans le domaine de l’optoélectronique, ayant permis par exemple la démonstration rapide de cellules photovoltaïques égalant en performances les filières de première et de seconde génération. S’appuyant sur des propriétés électroniques intermédiaires à celles des semiconducteurs conventionnels inorganiques et organiques, les matériaux pérovskites permettent de plus d’exploiter des procédés d’impression ouvrant la voie à des applications à bas coûts sur des substrats flexibles. Aujourd’hui, des efforts importants ont de plus été démontrés dans le domaine des dispositifs émetteurs de lumières tels les diodes électroluminescentes (LED) et les lasers, qui s’appuient sur les propriétés originales des pérovskites halogénées : rendement d’électroluminescence très élevé (3 articles récents démontrant des EQE jusqu’à 20%) ; très grande pureté des couleurs liée à une bande d’émission étroite (< 20nm) ; bande interdite – et donc longueur d’onde d’émission – très facilement ajustable. Alors que les LED pérovskites sont aujourd’hui considérées comme une alternative réaliste pour un nombre important d’applications, nous proposons dans ce projet plusieurs stratégies originales pour l’optimisation de leurs performances et de leur stabilité en nous appuyant sur les expertises reconnues des laboratoires XLIM (Limoges), ISM et IMS (Bordeaux) dans les domaines des dispositifs optoélectroniques organiques et hybrides.

Projet : Perovskite solar cells : towards improved interfaces and all-perovskite devices

  • Type de projet : Région Nouvelle Aquitaine (AAP ESR 2020)
  • Coordination : Sylvain Vedraine (Email : sylvain.vedraine unilim.fr), XLIM, Limoges, France
  • Partenaire : IRCER, Limoges, France ; Air Liquide
  • Date de commencement et durée : 2020, 3 ans
  • Résumé : L’originalité de l’approche proposée est d’abord d’acquérir et d’exploiter les connaissances de base sur une famille de matériaux innovants à intégrer dans des dispositifs optoélectroniques tels que les cellules solaires, les LED ou les photodétecteurs. Le projet vise spécifiquement la fabrication et l’étude de nouvelles architectures utilisant des oxydes de pérovskite en combinaison avec des pérovskites hybrides pour des cellules stables et efficaces. Pour ce projet, les objectifs PV consistent à atteindre des rendements supérieurs à 10% sur 3 ans, si possible en utilisant un traitement de dépôt à faible coût et à basse température pour le rendre compatible avec les substrats flexibles

Projet HOP-GIFAD : Dépôt sous vide de Pérovskites hybrides : suivi temps réel de la croissance et transition de phase par GIFAD

  • Type de projet : projet labeX PALM Université Paris-Saclay
  • Coordination : Hocine KHEMLICHE, hocine.khemliche universite-paris-saclay.fr, Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay, Orsay
  • Partenaire : LuMIn
  • Date de commencement et durée : 2018
  • Résumé : Dans le domaine du photovoltaïque, les pérovskites hybrides organiques-inorganiques (HOP en Anglais) ont atteint en quelques années des rendements records, égalant même celui du silicium monocristallin. Elles souffrent cependant d’une stabilité médiocre provenant très probablement du caractère poreux des couches minces fabriquées quasi-exclusivement par voie humide. Afin d’améliorer la qualité de ce matériau, plusieurs tentatives d’élaboration sous vide ont déjà été menées, avec des résultats très positifs en ce qui concerne leurs qualités morphologiques. Nous proposons d’aller plus loin dans le contrôle de croissance de ces couches minces en exploitant la capacité de GIFAD (Grazing Incidence Fast Atom Diffraction) à fournir en temps réel des informations très détaillées sur le mode de croissance et les transitions de phase. La puissance de cette technique, développée à l’ISMO et démontrée récemment sur la dynamique de cristallisation d’une monocouche organique, devrait permettre l’élaboration de couches HOP de très bonne qualité tout en apportant une meilleure compréhension de la transition de phase tétragonale-cubique observée au-dessus de 50°C.

Projet NOTORIOUS : Nonlinear quantum optics for single photon sources

  • Type de projet : DIM SIRTEQ, PME
  • Coordination : Thomas BOULIER, thomas.boulier phys.ens.fr, Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure (LPENS), Paris
  • Partenaire : Carole DIEDERICHS, LPENS, Sorbonne Université, Paris
  • Date de commencement et durée : 2022, 3 years
  • Résumé : Exotic states of matter promise optical devices with crucial properties like photon-level nonlinearities at the heart of single-photon control. NOTORIOUS will jointly develop two novel approaches (Rydberg excitons and perovskite nanocrystals) to meet this challenge.

Projet SOPHISTIKIT : Source fibrée à émetteurs quantiques Perovskites

  • Type de projet : Emergence Sorbonne Université 2017
  • Coordination : Maria Chamarro, Maria.Chamarro insp.jussieu.fr, INSP Institut des Nanosciences de Paris, Paris
  • Partenaire : LKB- Alberto Bramati
  • Date de commencement et durée : 2017
  • Résumé : Le présent projet a pour objectif principal le développement d’une source de photons uniques originale composée d’un nanocristal colloïdal couplé à un guide unidimensionnel (nanofibre) au sein duquel sera réalisée l’extraction directe des photons. Le projet implique, d’une part, l’utilisation d’un matériau novateur pour l’élaboration du nano-émetteur (cristal de pérovskite) et d’autre part l’implémentation d’une configuration précurseur, facilement intégrable dans un dispositif nanophotonique, avec un fort potentiel pour des manipulations d’optique quantique. Cette seconde facette s’inscrit dans un axe stratégique transversal au sein de domaines en pointe (traitement quantique de l’information et physique des fluides de particules lumière-matière) où la capacité à produire des photons uniques en grande quantité et coupler des émetteurs quantiques est cruciale.