PROFIL DU CHERCHEUR :  Doctorat / R1 : Chercheur en premier cycle                 
DOMAINE(S) DE RECHERCHE1 : Physique
PRINCIPAUX SOUS-DOMAINES OU DISCIPLINES DE RECHERCHE1 :  Optique, Optique non linéaire, Couches minces

DESCRIPTION DE L’OFFRE 
Les couches minces bidimensionnelles sont bien connues pour leurs non-linéarités optiques élevées. Pour cette raison, elles sont actuellement les meilleures candidates pour le verrouillage de modes des systèmes laser.1 Récemment, au cours de deux thèses de doctorat, nous avons optimisé les couches Sb2Te3 et Bi2Se3 pour obtenir une absorption non linéaire significative. Plus spécifiquement, le comportement d’absorption saturable obtenu était le plus élevé jamais rapporté dans le domaine de l’optique non linéaire par des techniques expérimentales similaires.2-5

Ces non-linéarités optiques élevées proviennent du caractère isolant topologique des couches qui peuvent être observées dans les structures 2D. Cependant, la relation entre les caractéristiques structurelles des isolants topologiques et leurs non-linéarités optiques n’est pas encore suffisamment explorée. L’objectif de la thèse est de faire la lumière sur les origines des propriétés optiques non linéaires des isolants topologiques 2D (comme Sb2Te3, Bi2Te3 et Bi2Se3). Cela permettra une meilleure compréhension des mécanismes physiques qui donnent lieu à la réfraction et à l’absorption non linéaires des films minces. Les objectifs de la thèse sont les suivants :

Objectif 1 : Dépôt et préparation de couches minces.  Les couches minces seront déposées par la technique de dépôt par faisceau d’électrons disponible dans une installation moderne établie à l’Institut Fresnel (Espace Photonique). Une cristallisation optimale des couches minces est nécessaire afin d’améliorer les non-linéarités optiques. Ceci est actuellement réalisé par notre groupe en chauffant les couches minces dans un four. Au cours de cette thèse, un nouveau dispositif expérimental sera construit, qui permettra un recuit de plus grande précision en utilisant un laser femtoseconde à taux de répétition élevé. 

Objectif 2 : Etudes optiques non linéaires.  Les couches 2D déposées et optimisées seront étudiées au moyen de la technique Z-scan, déjà existante à l’Institut Fresnel. Pour ces études, un système laser femtoseconde sera utilisé. Il s’agit d’un laser hybride (cristal/fibre), à ​​verrouillage de mode passif, délivrant des impulsions de durée 400 fs à 1030 nm. L’oscillateur fournit des impulsions à une fréquence de répétition de 40 MHz. Un amplificateur paramétrique optique a été très récemment installé à la sortie du laser femtoseconde, ce qui permettra d’accorder la longueur d’onde laser dans les parties UV, visible et IR du spectre (200 nm à 2,5 μm). Il s’agit d’un système laser idéal pour la thèse, car il permettra d’étudier l’impact de la fréquence de répétition (réglable entre 1 Hz et 40 MHz), de la longueur d’onde et de la durée d’impulsion (cette dernière pouvant être ajustée de 80 fs à 20 ps) sur les réponses optiques non linéaires. 

Objectif 3 : Dynamique ultrarapide des couches 2D.  Une compréhension plus approfondie de l’interaction laser-matière sera obtenue grâce à une étude approfondie de la dynamique des porteurs des isolants topologiques lors de leur excitation par la lumière. Pour cette raison, un dispositif de spectroscopie optique pompe-sonde sera construit par le doctorant. Brièvement, les impulsions de pompe à plus haute énergie permettront de générer des porteurs photo-excités, tandis que les impulsions de sonde moins intenses détecteront le changement de transmittance de l’échantillon. Ces études permettront une étude précise de plusieurs délais différents entre les impulsions de pompe et de sonde. 

La combinaison de ces deux approches permettra de récupérer la dépendance spectrale complète des isolants topologiques étudiés et de comprendre les interactions photons/électrons sous-jacentes.

Outre les études optiques non linéaires, l’étudiant participera à toutes les étapes expérimentales nécessaires à l’obtention de non-linéarités optiques géantes. Cette procédure comprend le dépôt de couches minces, le recuit, les études de diffraction des rayons X (DRX), les études de microscopie électronique à balayage (MEB) et les études de microscopie à force atomique (AFM).

Bibliographie:

1) M. Kowalczyk et al.  Matériaux optiques Express 6, 2273-2282 (2016).
2) R.-N. Verrone et coll. ACS Nanomatériaux appliqués 3, 7963-7972 (2020).
3) C.Moisset et al. Adv. à l’échelle nanométrique. 2, 1427-1430 (2020)
4) A. Karimbana-Kandy et al.  Matériaux optiques 143, 114211 (2023). 
5) A. Karimbana-Kandy et al.  « Non-linéarités optiques dépendantes de la durée d’impulsion des films minces Bi2Se3 » accepté dans Optics Express (2023).

TYPE DE CONTRAT :  TEMPORAIRE / STATUT DU POSTE :  TEMPS PLEIN        

DATE LIMITE DE CANDIDATURE :  31/03/2025 & HEURE 00:00 |
DATE DE DÉBUT PRÉVUE :  01/09/2025
DURÉE PRÉVUE : 36 mois
EMPLOI NON FINANCÉ PAR UN PROGRAMME-CADRE DE RECHERCHE DE L’UE

COMMENT POSTULER :  konstantinos.iliopoulos@fresnel.fr

LIEU(S) DE TRAVAIL :  Institut Fresnel, 52 Av. Escadrille Normandie Niémen, 13013 Marseille, France

CE QUE NOUS OFFRONS :  Environ 2 100€ de salaire brut

Informations complémentaires : Le Centre Euraxess d’Aix-Marseille Université informe les professeurs, chercheurs, postdoctorants et doctorants étrangers invités sur les démarches administratives à entreprendre avant leur arrivée à AMU et les différentes formalités pratiques à accomplir une fois sur place : visas et conditions d’entrée, assurances, aide à la recherche de logement, accompagnement à l’ouverture d’un compte bancaire, etc. Plus d’informations sur  le portail EURAXESS d’AMU

QUALIFICATIONS, DOMAINES DE RECHERCHE REQUIS, NIVEAU D’ÉDUCATION REQUIS, COMPÉTENCES PROFESSIONNELLES, AUTRES EXIGENCES DE RECHERCHE 
Le candidat doit avoir un master et une solide formation en optique/optique non linéaire.

DOCUMENTS DE CANDIDATURE REQUIS, CRITÈRES D’ÉLIGIBILITÉ, PROCESSUS DE SÉLECTION
CV, notes, lettre de motivation