High-pressure pathways towards new functional Si-based materials with tailored optoelectronic properties and their characterization

Méthodes de synthèse à haute-pression pour des nouveaux matériaux à base de Si avec propriétés optoélectroniques remarquables et leur caractérisation Dans cet ouvrage, le traitement à haute température et haute pression est utilisé pour développer et optimiser la synthèse de nouvelles formes exotiques du silicium. La synthèse de nouvelles phases de silicium est un point clé dans le développement de technologies à base de Si, en particulier l'énergie solaire. Le développement de nouveaux matériaux à base de silicium à haut rendement pourrait faire face à la fois à l'optimisation des performances et à la réduction des coûts. Au niveau industriel, la haute pression a été principalement utilisée pour la synthèse des diamants et des matériaux super-durs, mais des études récentes ont prouvé qu’elle est également efficace pour la synthèse de nouveaux matériaux à base de silicium à propriétés remarquables pour les applications. Nous abordons ce défi sous tous ses aspects, à partir de l'étude des mécanismes de transition à haute pression jusqu’à la synthèse et à la caractérisation d'un nouveau matériau de silicium. Nous utilisons la diffraction in situ de rayons X à haute-pression haute-température pour observer et caractériser des transitions de phase du silicium et leur dynamique. Grâce à nos résultats, nous donnons de nouvelles perspectives capables de clarifier certains aspects du diagramme de phase du silicium qui étaient encore en discussion. Nous obtenons la première synthèse de silicium hexagonal pur, un défi de longue date dans le domaine. Grâce à notre échantillon de phase pure, nous caractérisons ses propriétés physiques et structurales. Nous prouvons que le silicium hexagonal obtenu à partir du traitement haute pression est sous forme du polytype 4H (séquence d'empilement ABCB). D'autres caractérisations structurelles révèlent une nanostructure hiérarchique dans la morphologie de l'échantillon. La découverte et la caractérisation de nanoparticules quasi-2D accessibles à la manipulation ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de nouveaux dispositifs optoélectroniques.