Matériaux et composants pour l’énergie

La gestion de l’énergie électrique dans les dispositifs micro et nanotechnologiques constitue un des enjeux de ce premier quart du 21ème siècle. Les challenges autour d’une intégration toujours plus grande au sein des dispositifs embarqués avec l’incorporation d’applications toujours plus gourmandes en énergie ont amené à de nombreuses mutations au sein de la recherche en électronique de puissance et plus globalement au sein de la recherche sur les matériaux en lien avec l’énergie. Les domaines impactés dans la recherche de solutions innovantes en énergie électrique vont également concerner le photovoltaïque, la récupération d’énergie de formes variées (mécanique, thermique, RF…), l’électronique souple et/ou transparente. Tous ces domaines constituent des centres d’intérêt pour l’axe 5.
Ainsi, au sein de cet axe, les thématiques développées touchent à des aspects simulation, conception, fabrication et caractérisation de fonctions monolithiques intégrées pour améliorer les performances et les fonctionnalités de transistors de puissance (capteur intégré de température, génération locale d’alimentation de commande, interface de pilotage optique…).
La conception, la fabrication et la caractérisation de micro-générateurs à base de matériaux piézoélectriques en couches minces (AlN, PZT), en céramiques amincies et piézo ou ferroélectrets en PDMS…, constitue également un domaine de recherche crucial de cet axe. Les caractérisations électromécaniques sont adaptées en fonction de la nature du gisement d’énergie (vibrations, déformations, signaux temporels expérimentaux, variations de température…). Plus exotiquement, la croissance de nanofils piézoélectriques par voie chimique (ZnO par exemple) pour la récupération d’énergie est également attentivement étudiée. Il en est de même pour les matériaux à forte constante diélectrique pouvant être intégrés comme condensateurs de forte énergie.
L’énergie verte est également au cœur des préoccupations de cet axe. Dans ce cadre, nous explorons de nouveaux matériaux en couches minces et/ou nano/micro structurés, par exemple en tant qu’absorbeurs innovants et de nature diverse (i.e., inorganiques, colorants, hybrides, …) pour le domaine du photovoltaïque. Les cellules solaires intégrant des réseaux de nanofils (ZnO par exemple) sont également en jeu. De même, un accent spécial est mis sur les matériaux transparents conducteurs incluant les oxydes transparents conducteurs de types n et p et les réseaux de nanofils métalliques (Ag par exemple) afin de proposer de nouveaux concepts. La caractérisation physique avancée et les simulations électro-optiques étendront également les champs de recherche sur ce domaine.

Animateurs : Rachelle Hanna (G2ELAB), Gustavo Ardila (IMEP-LaHC) et Jean-Luc Deschanvres (LMGP)