Description

Le Spatial Atomic Layer Deposition (SALD) est une variante récente de l’ALD qui permet de déposer des couches minces fonctionnelles à des vitesses jusqu’à deux ordres de grandeur supérieures à celles de l’ALD conventionnel, y compris lorsque le procédé est réalisé à pression ambiante. De plus, le SALD peut être mis en œuvre à l’air libre, c’est-à-dire sans nécessiter de chambre de dépôt, ce qui le rend compatible avec d’autres techniques de procédés en ligne, telles que la pulvérisation ou les procédés roll-to-roll.
Traditionnellement, l’optimisation du procédé de dépôt et des propriétés finales des matériaux repose sur une approche par essais-erreurs, impliquant le dépôt d’un échantillon pour chaque paramètre de dépôt modifié. Nous avons récemment démontré que, grâce à une conception appropriée des têtes SALD, il est possible de réaliser des dépôts combinatoires. Dans nos premiers résultats, un gradient d’épaisseur a été utilisé pour optimiser des structures métal-isolant-métal (MIM) et des cellules solaires à pérovskites hybrides, en collaboration avec l’Université de Waterloo. Nous développons actuellement cette approche en concevant de nouvelles têtes SALD permettant le dépôt de gradients de composition, et en construisant un système SALD automatisé afin d’assurer la reproductibilité. Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet FASTNANO, au sein du PEPR Diademe. Toutefois, aucun financement spécifique n’est prévu dans ce projet pour la mise en œuvre d’une assistance par intelligence artificielle (IA).
La thèse proposée impliquerait ainsi une collaboration avec le SIMAP afin d’appliquer l’IA pour accélérer davantage le procédé de dépôt de matériaux multicomposants, en utilisant notre système automatisé équipé de têtes combinatoires permettant le dépôt de gradients de composition. Les objectifs de la thèse sont de définir un cadre de modèles d’IA spécifiques au SALD, de manière à pouvoir les appliquer ultérieurement à différents matériaux. L’étude de cas retenue pour le développement portera sur le dépôt de couches minces de ZnO dopé (Al, Ga, etc.), en vue d’obtenir des électrodes transparentes présentant des propriétés optimales pour différentes applications.

Compétences requises

Les candidats devront avoir un Master en Sciences des Matériaux ou en physique, ou être ingénieurs avec un niveau équivalent, avec des bases de IA et programmation. Nous recherchons un(e) étudiant(e) très motivé(e) qui est intéressé(e) pour travailler dans un projet et environnement interdisciplinaire. Les qualités humaines, le dynamisme, la rigueur et les capacités de travail en équipe seront appréciées.

Bibliographie

Reviews et monographies de l’équipe sur le sujet :
Spatial Atomic Layer Deposition for Energy and Electronic Devices
Robert L. Z. Hoye*, David Muñoz-Rojas*, Zhuotong Sun, Hayri Okcu, Hatameh Asgarimoghaddam, Judith L. MacManus-Driscoll, Kevin P. Musselman*
PRX Energy, 2025, 4, 017002

Speeding up the unique assets of atomic layer deposition
David Muñoz-Rojas*, Tony Maindron, Alain Estevec, Fabien Piallat, Jacques C. S. Kools, Jean-Manuel Decams
Materials Today Chemistry, 2019, 12, 96-120.

Spatial Atomic Layer Deposition (SALD), an emerging tool for energy materials. Application to new-generation photovoltaic devices and transparent conductive materials.
David Muñoz-Rojas*, Viet Huong Nguyen,César Masse de la Huerta, Sara Aghazadehchors, Carmen Jiménez, DanielBellet
Comptes Rendus Physique, 2017, 18, 391-400.

Spatial Atmospheric Atomic Layer Deposition: A new laboratory and industrial tool for low-cost photovoltaics
David Muñoz-Rojas*, and Judith L. MacManus-Driscoll.
Materials Horizons, 1, 314-320, 2014.

Spatial Atomic Layer Deposition
D. Muñoz-Rojas*, V. H. Nguyen, C. Masse de la Huerta, C. Jiménez, D. Bellet
Chemical Vapor Deposition for Nanotechnology, IntechOpen, 2019. Print and Electronic. link

Dépôt par couche atomique spatiale (SALD).
D. Muñoz-Rojas, Techniques de l’Ingénieur, Éditions T.I., Doc 262, 2017.

Articles récents de l’équipe sur le sujet :
ZnO and AlZnOx Freestanding Cantilevers Toward the Detection of Volatile Organic Compounds with High Selectivity and Sensitivity
Masoud Akbari,, Hamza Mouharrar, Mustafa Yavuz, Eihab Abdel-Rahman, Skandar Basrour*, David Muñoz-Rojas*, Kevin P. Musselman*
Communications Materials, accepted

Low-temperature, high-throughput Spatial Atomic Layer Deposition of NiOx nanocrystalline thin films from [Ni(ipki)2]
Samuel Porcar, Marcel Schmickler, Hayri Okcu, Jorit Obenlüneschloß, Stephano d’Ercole, Laura Cervera-Gabalda, Itziar Galarreta-Rodriguez, Juan Rubio-Zuazo, Jaime Gonzalez Cuadra, Abderahim Lahlahi, Diego Fraga, Camilo Sanchez-Velasquez, Daniel Bellet, Thomas Fix, Juan B. Carda, Anjana Devi, David Muñoz-Rojas*
Applied Surface Science Advances, 2025, 29, 100836

Laser Annealing of Transparent ZnO Thin Films: A Route to Improve Electrical Conductivity and Oxygen Sensing Capabilities.
A. Frechilla, J. Frechilla, L. A. Angurel*, F. Toldrá-Reig, F. Balas, E. Martínez, G. F. de La Fuente and D. Muñoz-Rojas*
RSC Applied Interfaces. 2025, 2, 1607-1620. Work featured in the outside back cover of the issue.


Multi-Head Spatial Atomic Layer Deposition: A Robust Approach for Precise Doping and Nanolaminate Fabrication in Open-Air Environments
Hayri Okcu, Martin Ignacio Broens, Vijaya Shanthi Paul Raj, Pia Javiera Vasquez Rivera, Gustavo Ardila, David Muñoz-Rojas*
Nanoscale, 2025, 17, 17544-17558. Work featured in the cover of the issue

Open-Air Deposition of Submicron Self-Textured ZnO Thin Films with High Piezoelectric Coefficients and Oxygen Polarity
Hayri Okcu, Gustavo Ardila, Laetitia Rapenne, Hervé Roussel, Carmen Jiménez, David Muñoz-Rojas*
Applied Surface Sciences, 2025, 696,162945.

Assessing the Potential of Non-pyrophoric Zn(DMP)2 for the Fast Deposition of ZnO Functional Coatings by Spatial Atomic Layer Deposition
Liam Johnston, Jorit Obenlüneschloß, Muhammad Farooq Khan Niazi, Matthieu Weber, Clément Lausecker, Laetitia Rapenne, Hervé Roussel, Camilo Velasquez Sanchez, Daniel Bellet, Anjana Devi, David Muñoz-Rojas*.
RSC Applied Interfaces, 2024, 1, 1371-1381

Nanocomposites based on Cu2O coated silver nanowire networks for high-performance oxygen evolution reaction
Sergio Battiato, Abderrahime Sekkat, Camilo Sanchez Velasquez, Anna Lucia Pellegrino, Daniel Bellet, Antonio Terrasi, Salvo Mirabella, David Muñoz-Rojas*.
Nanoscale Advances, 2024, 6 ,4426-4433.

Gas Phase Growth of Metal-Organic Frameworks on Microcantilevers for Highly Sensitive Detection of Volatile Organic Compounds
Masoud Akbari, Hamza Mouharrar, Chiara Crivello, Martial Defoort, Eihab Abdel-Rahman, Skandar Basrour*, Kevin Musselman*, David Muñoz-Rojas*.
APL Materials, 2024, 12, 061119.
Article selected by APL Materials' editors to be promoted as Featured and Scilight https://doi.org/10.1063/10.0028066

Mots clés

Dépôt combinatoire , Spatial atomic layer deposition , Machine learning , couches minces oxydes, dispositifs optoélectroniques, fenêtres intelligentes