CD - Etude thermodynamique et cinétique globale de la cristallisation de l'oxyde électrochrome WO3 pour application dans les fenêtres intelligentes

Mots clés

films minces, nanoparticules, cristallisation, microscopie électronqiue en transmission, PVD , ablation laser

Détail de l'offre

Le développement de matériaux économiseurs d'énergie devient essentiel, en particulier face à des changements climatiques extrêmes qui entraînent des températures dépassant 50 °C dans de nombreuses régions du monde [1]. Les fenêtres intelligentes émergent comme une solution cruciale pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments modernes [2]. Ces fenêtres sont fabriquées à partir des matériaux intelligents, capables d'ajuster dynamiquement leurs propriétés optiques en réponse à des stimuli externes tels que l'irradiation lumineuse, la température ou encore un champs électrique [3]. En contrôlant efficacement la transmission de l'énergie solaire, elles offrent des avantages notables en matière d'efficacité énergétique [4].
Parmi ces matériaux intelligents, l'oxyde de tungstène (WO₃) est l'un des semi-conducteurs les plus étudiés, en raison de ses exceptionnelles propriétés optiques et électrochimiques [5]. L'électrochromisme de WO₃, essentiel pour les fenêtres intelligentes, dépend fortement de sa structure cristalline [6], [7].
Par conséquent, la technique de synthèse a une influence majeure sur les performances du matériau [5], [6].
Dans ce projet, nous proposons de synthétiser WO₃ par pulvérisation cathodique magnétron (PVD) ou par ablation laser en phase liquide (LAL) pour obtenir une phase amorphe métastable soit sous la forme de films minces, soit sous la forme de nanoparticules. Ces synthèse seront suivies par une étude thermocinétique expérimentale de la cristallisation de cette phase par recuit in situ par microscopie électronique en transmission et par diffraction des rayons X [8].
Afin de prédire les conditions optimales de cristallisation et de déterminer des paramètres physiques liés à cette transformation, une approche théorique basée sur un modèle de germination en phase solide sera développée [9]. Ce travail va nous permettre d'étudier en détail les phénomènes physiques et mécanismes associés à la cristallisation des films minces (sans confinement) ou de nanoparticules (avec confinement) de WO₃ et in fine nous aider à optimiser la production de films minces ou de nanoparticules WO3 cristallisé et étendre davantage leurs utilisations dans les fenêtres intelligentes.