Encapsulation de nanocristaux II-VI dans une matrice semiconductrice de pérovskite hybride d’halogénure de plomb en vue de la création d’un dispositif de contrôle du clignotement

Encapsulation in nanocrystal II-VI in a crystalline matrix of a hybrid lead-halide perovskite to contruct a device for controlling the blinking

• Auteur / Autrice : Justine Baronnier
• Direction : Florian Kulzer, Julien Houel, Benoît Mahler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 28/11/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Cottancin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florian Kulzer, Julien Houel, Benoît Mahler, Hai Son Nguyen, Emmanuelle Deleporte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Maître, Peter Reiss

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanocristaux

Points quantiques

Luminescence

Mots clés libres

Luminescence

Film mince de pérovskite hybride d’halogénure de plomb

Boites quantiques colloïdale

Encapsulation des BQs dans une matrice semi-conductrice et cristalline

Statistique de clignotement

Luminescence

Embedding quantum dots in perovskite matrix

Quantum dots

Blinking statistics

Thin film lead halide perovskite

Résumé

Dans le but de concevoir un dispositif de contrôle du clignotement des nanocristaux, il était nécessaire de créer un composite à l'état solide pouvant s'intégrer dans ce dispositif. Nous avons donc encapsulé des boites quantiques (BQs) à base de cadmium dans une matrice cristalline de pérovskite hybride de bromure de plomb. Ce manuscrit retrace l'ensemble des étapes qui ont été validé pour atteindre la création de ce nouveau composite. Nous avons développé avec succès une synthèse de BQs résistantes à l'encapsulation dans une matrice ionique mais également un échange de ligands inorganiques qui nous a permis d'intégrer de manière efficace les nanocristaux au sein de leur matrice en conservant leurs propriétés de luminescence. Après encapsulation, nous avons pu mettre en avant des preuves montrant une encapsulation efficace et un couplage entre les BQs et la matrice. Ces deux critères sont favorables à l'utilisation de ce composite dans le dispositif de contrôle. Ce dispositif consiste in fine à suivre optiquement la luminescence des BQs et à appliquer un champ électrique pour extraire et évacuer les charges en excès, qui sont à l'origine de l'état non émissif. Le développement de cette partie nous permettra dans le futur d'étudier le phénomène de clignotement mais surtout d'obtenir une source de photons uniques stable et à la demande

To construct a device for controlling the blinking of nanocrystals, it was necessary to create a solid-state active material that can be integrated in such an apparatus. To this end, we have encapsulated cadmium-based quantum dots (QDs) in a crystalline matrix of a hybrid lead-bromide perovskite. This manuscript describes all the steps that have been undertaken to achieve the creation of this new composite. We have developed a synthesis of QDs that are resistant to encapsulation in an ionic matrix by means of an organic-inorganic ligand exchange that allowed us to integrate nanocrystals into the matrix while conserving their luminescence properties. We were thus able to document efficient encapsulation and a coupling between the QDs and the matrix. These two characteristics are favorable for using this composite in a control device which ultimately aims at optically following the luminescence of the BQs and applying an electric field to extract and evacuate the excess charges responsible for the nonemissive state. The successful completion of this step will enable us in the future to study the phenomenon of blinking and, more importantly, to construct a stable on-demand single-photon source