News

Friday 31st January 2014 at 2 P.M., Amphitheatre Matthias Grünewald, Building 25 of the Cronenbourg campus (23 rue du Loess) PhD defense of Peter Lienerth Elaboration and characterization of field-effect transistors based on organic molecular wires for chemical sensing applications Thesis Committee: - M. Thomas HEISER, Supervisor - M. George MALLIARAS, Principal examiner - M. Klaus LEIFER, Principal examiner - Mme Françoise SEREIN-SPIRAU, Examiner - M. Bernard DOUDIN, Examiner Abstract: Due to the weak van der Waals bonding between neighboring molecules charge transport in organic semiconductors is very sensitive to ambient gases. Polar analytes have been reported to decrease the mobility in organic field effect transistors (OFETs) allowing reliable and reproducible detection of known compounds. We found that the additional utilization of the hysteresis of the transfer characteristics creates individual response-patterns, improving the identification of different polar analytes. Measurements of the transient drain current were employed to gain insights into the underlying mechanisms of the hysteresis change. To improve the understanding of the side-chain influences on the gas sensing performances polymers with different side chains were used as active material in OFETs for ethanol sensing. The differences in sensitivity were correlated to the results derived from various experimental techniques and allowed to draw consistent conclusions on the origin of the behavior.

Friday 20th December 2013, amphithéâtre Marguerite Perey, Cronenbourg site at 23 rue du Loess PhD defense of Fabien Ehrhardt Synthesis and caracterisation of silicon nanostructures in a silicon oxynitride matrix: application to photovoltaic solar cells Thesis Committee: - M. SLAOUI Abdelilah, Directeur de Recherche, ICube, Strasbourg, Directeur de thèse - Mme BERBEZIER Isabelle, Directrice de Recherche, IM2NP, Marseille, Rapporteur - M GOURBILLEAU Fabrice, Directeur de Recherche, CIMAP, Caen, Rapporteur - Mme BONAFOS Caroline, Directrice de Recherche, CEMES, Toulouse, Examinateur - M FERBLANTIER Gérald, Maître de conférences, ICube, Strasbourg, Examinateur - M REHSPRINGER Jean Luc, Directeur de Recherche, IPCMS, Strasbourg, Examinateur

REACT project REACT is a collaborative project between the MaCEPV team at ICube and YURIC (Regional Innovation Center for Solar Cells and Module) at YEUNGNAM University (South Korea). The project duration is two years (2013-2014). The projects is targeting to: control the synthesis of ZnO films doped with rare earth elements (RE-TCO), understand the influence of doping processes on the optical and electrical properties of such an oxide, implement such films on silicon and CIGS solar cells, and test their performances. The project is based on the exchange of students, researchers, samples and caracterisation techniques.

The European EUROSUNMED project - in which the MaCEPV team is a major actor (coordination)- was launched in Brussels on 4 September 2013. EUROSUNMED is a 4-year collaborative project supported by the FP7 Programme. It gathers research centres, university laboratories, national agencies and SMSs from Europe and MPC (Mediterranean Partners countries), namely Morocco and Egypt. This innovative project is targeting the following objectives: · Developing new technologies in 3 energy field areas, namely photovoltaics, concentrated solar power and grid integration; · Testing innovative components (PV cells/modules, heliostats…) under specific conditions of MPCs (irradiation, hot climate, dust…); · Establishing a strong network between EU and MPCs through exchange of students, senior researchers/engineers for transferring knowledge and technologies; · Disseminating the results of the project through the organization of scientific events open to a large public from universities, engineering schools and stakeholders; Coordinator: A. Slaoui (MaCEPV, ICube) Website: http://www.eurosunmed.eu Newsletter: http://www.eurosunmed.eu/simplenews/eurosunmed-newsletter-ndeg1

Wednesday 20th November 2013 – Hotel Mittenza – Basel “Research and Industry Forum on Organic Photovoltaics” on the theme: Inkjet printing and roll-to-roll processes for organic solar cells organised by the consortium Rh(e)in-Solar The Rh(e)in-Solar R&I forum allows industrial and academic actors from the OPV technology to meet and present the latest developments in inkjet printing and roll-to-roll processing. Key speakers from Switzerland, Great-Britain and France as well as members from the Rh(e)in-Solar consortium will expose their work and take part in a debate about perspectives for industrial developments of this emerging technology. Two representatives of the European funding agencies are also invited to present the Interreg V and Horizon 2020 programs and to identify opportunities for supporting R&D activities in OPV. For more information about the forum and the Rh(e)in-Solar consortium, please visit our website www.rhinsolar.eu Registration to the forum is free but compulsory before November 13th. Please find the registration form at the following link: http://www.pole.energivie.eu/formulaire/inscription-evenement?id_event=491&nom=Forum+Recherche+Industrie+-+Rh%28e%29in+Solar

Wednesday 13 November, room 25 building 40 Visit of researchers from Fraunhofer ISE, Structured Surfaces group 11:00 Dr B. Bläsi: Photonic Micro and Nanostructures (30+15 min) 11:45 Dipl. Phys. S. Jüchter: Plasmonic Particle Arrays for Photon Management (30+15 min)

Friday 4 October at 10:30 en Salle 40 du Bâtiment 40 Nanocristaux semi-conducteurs de type CdS et ZnO : une approche pluridisciplinaire Mathieu Frégnaux Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP, UMR 7274) Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques (ENSIC) Université de Lorraine, Nancy, France RESUME: Des nanocristaux semi-conducteurs (quantum dots – QD) de type II-VI (CdS et ZnO) ont été élaborés par différentes méthodes chimiques relevant de l’approche bottom-up : les croissances (i) par source unique de précurseur et (ii) par voie micro-ondes pour CdS mais aussi (iii) par voie sol-gel pour ZnO. Dans les trois cas, l’utilisation de basses températures de croissance (T < 280°C) mais également le recours à des temps de réactions très courts (5 min <t < 2h) ont permis l'obtention de QD de petites tailles, 2 nm < Ø < 6 nm. Dans le but d’étudier les propriétés physiques et chimiques des QD de CdS, un protocole de caractérisation par techniques conjointes a été mis au point. La spectrométrie de masse (SM) couplée à des sources d’ionisation douce (MALDI-TOF MS) a permis d’estimer la taille et la distribution en taille des QD. Ces estimations ont été confirmées par microscopie électronique en transmission (MET). La confrontation des résultats de SM et de MET a suggéré une géométrie des QD (i) sphérique et (ii) ellipsoïdale. La diffraction des rayons X (DRX) a montré l’état cristallin des nanoparticules en structures (i) würtzite et (ii) zinc blende. La spectroscopie optique à température ambiante (absorption et photoluminescence – PL) a témoigné des effets de confinement quantique par le glissement de la réponse excitonique en fonction de la taille des QD, tout en s’inscrivant dans la correspondance connue énergie-taille. Dans la perspective d'applications optoélectroniques potentielles, le transfert de ces solutions colloïdales en couches minces est primordial. Ainsi, le développement de dépôt de couches minces de polymère (PMMA) contenant des QD par spin coating a été développé. Les différentes techniques de caractérisation ont montré que les QD conservaient leur intégrité et leurs propriétés de luminescence lors de leur inclusion dans la couche de PMMA. Le recours à la microscopie électronique à balayage (MEB) couplée à une analyse aux rayons X a permis de connaître la composition chimique des dépôts et la MET en haute résolution (METHR) nous a renseigné sur la structure cristalline des nanoparticules. Une étude par ellipsométrie spectroscopique a été entreprise pour cerner plus directement les propriétés optiques de ces couches minces nanostructurées. Enfin, les QD de ZnO synthétisés (iii) par voie sol-gel ont été fonctionnalisés par des (poly)aminoalkoxysilanes pour les rendre hydrodispersables et biocompatibles. L’évaluation des risques associés à ce type de nanomatériaux nécessite de mettre en évidence une relation entre propriétés physiques, chimiques et toxicité. Dans le cas des nanocristaux, la toxicité semble avoir au moins deux origines : une fuite de métal du cœur du QD et la production d'espèces réactives de l'oxygène (radicaux). Si la fuite de métal est liée à la composition et à la stabilité des QD, la production d’espèces réactives de l’oxygène semble être liée à sa réactivité et sa chimie de surface.

Vendredi 20 Septembre à 11h00, en Salle 40 du Batiment 40 Présentation du travail de Master 2 de Mohammed Benyahia Croissance de films monocristallins de nickel sur MgO(111). Application à la formation de graphène par implantation de carbone et recuit.

Friday 6 September, at 10h30, salle 40 du Bt. 40 (campus de Cronenbourg). Seminar (suivi de thèse) by Rim Khelifi Synthèse par faisceaux d'ions de nanocristaux semi-conducteurs fonctionnels en technologie silicium

Tuesday 23 July, Symposium related to the European mobilty contract "Belera" at Campus de Cronenbourg, Bâtiment 40, Salle 40 « Magnetic properties of hybrid carbon nanotubes-ferromagnetic materials » Programme 09h30 Coffee and Welcome Morning Moderator : W. Labunov (BSUIR University, Minsk, Belarus) 09h45 Prof Serghej Prischepa (BSUIR University, Minsk, Belarus) "Interplay between exchange coupling and magnetic anisotropy in aligned arrays of CNT with iron based magnetic nanoparticles" 10h30 Dr Francois Le Normand (CNRS/ICube-MaCEPV, Strasbourg, France) « Magnetic properties of ferromagnetic nanoparticles encapsulated on top of oriented carbon nanotubes by plasma-enhanced CVD » 11h15 Break 11h30 Dr Alena Prudnikava (BSUIR University, Minsk, Belarus) "Structural characterization of CNTs synthesized by floating catalyst CVD at different conditions". Afternoon Moderator : S. Prischepa (BSUIR University, Minsk, Belarus) 14h00 Prof Luc Hébrard (CNRS/ICube-SMH, Strasbourg, France) "CMOS compatible integrated magnetometers" 14h40 Dr Ivan Komissarov (BSUIR University, Minsk, Belarus) « to be completed « 15h30 Prof. Andrzej Wisniewski (Division of Magnetism, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland « Tunable magnetic properties of cobaltite nanoparticles » 16h15 Conclusions and Perspectives

Monday 22nd July 2013 at 11 am at the auditorium of the IPCMS Seminar Rh(e)in-Solar : Tandem architectures for efficient organic solar cells presented by Dr. Alexander COLSMANN Light Technology Institute, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Engesserstrasse 13, 76131 Karlsruhe, Germany Abstract: Very recently, a number of companies announced organic solar cells with power conversion efficiencies well exceeding 10% on lab scale opening pathway towards a cost-efficient exploitation of this young technology, thereby widely exhausting the efficiency potential for common single junction solar cells. Reasons for the strong efficiency limitations in organic solar cells are among others the spectrally limited absorption of organic semiconductors as well as thermalization losses during charge carrier relaxation after the absorption of highly energetic photons. A widely discussed concept to overcome this limitation is the use of tandem solar cell architectures, i.e. the (monolithic) integration of two solar cells in series in a single device stack. Their working principle relies on two different light absorbing semiconductors with different band-gap and hence complementary absorption in order to ensure a broader absorption of the solar spectrum and to reduce the energy losses upon the absorption of highly energetic photons. In fabrication processes, the sophisticated tandem solar cell multilayer-architectures offer many degrees of freedom such as choices for materials and layer thicknesses. Hence, understanding their working principle and optimizing their efficiency is one of the most challenging tasks in organic photovoltaics. Besides carefully chosen complementary absorbers there is a strong need for charge carrier transport layers that allow for the fabrication on an ohmic intermediate contact with low resistivity. Both require advanced solutions in particular when low-cost solution deposition processes are considered with respect to future printing processes. In this work we present general concepts for the solution fabrication of tandem organic solar cells and how to realize devices with decent power conversion efficiencies. In particular, we present promising concepts for charge carrier transport layers for advanced device architectures and solutions how to overcome solubility limitations.

Thursday 11 July at 10:30, salle 70, IPCMS Seminar Phase Evolution during the Selenization of CuGaIn Alloy Precursors presented by Pr Woo Kyoung Kim, School of Chemical Engineering, Yeungnam University, South Korea

Wednesday 10 July 2013 STAR program France-Korea with Yeungnam University: some MaCEPV members visit Voltec-solar

Wednesday 10 July at 11am; Auditorium IPCMS Seminar Research Activities at Information Materials Laboratory of Yeungnam University, South Korea presented by Pr Chinho PARK, Regional Innovation Center for Solar Cell & Module (YURIC), Yeungnam University, South Korea

2nd July at 10.30 AM in room 40 of building 40 (CNRS Campus in Cronenbourg) Seminar Étude de l’intégration de vias traversants réalisés par MOCVD en vue de l’empilement 3D de composants microélectroniques Presented by Larissa DJOMENI, PhD student at Icube

21 Juin à 14h en Salle 40 du bâtiment 40 (Campus CNRS Cronenbourg) Séminaire Étude par Microscopie Electronique à Transmission quantitative de nanocristaux enrobés dans des diélectriques présenté par C. Bonafos, C. Gatel, E. Snoeck et M. J. Hÿtch CEMES/CNRS, 29 rue J. Marvig, 31055 Toulouse Cedex 04 Abstract Les nanocristaux semiconducteurs ou métalliques élaborés par des techniques dites « physiques » (implantation ionique, pulvérisation cathodique ou dépôt chimique en phase vapeur…) et enrobés dans des matrices diélectriques sont étudiés pour leurs propriétés électroniques et/ou optiques. Ces systèmes nanostructurés sont intéressants pour des applications (i) en photonique (dispositifs électroluminescents, guides d’ondes), en mettant à profit les effets de confinement quantique dans les nanostructures semiconductrices [1], en plasmonique en profitant de l’exaltation du champ électromagnétique grâce aux plasmons de surface des nanocristaux métalliques [2] et, pour les deux types de nanocristaux, en microélectronique (mémoires non volatiles) en profitant de leurs propriétés de stockage de charge [3], voire même en photovoltaïque. Dans cette conférence, nous nous intéresserons aux propriétés structurales de ces nanocristaux et en particulier aux techniques de Microscopie Electronique à Transmission avancées permettant une étude quantitative sur des populations ou d’un nanocristal isolé. Le cas particulier de nanocristaux de Si enrobés dans des matrices de silice ou de nitrure de silicium sera étudié, et nous montrerons tout l’intérêt de l’imagerie filtrée en énergie (EFTEM) pour une étude quantitative complète de ces systèmes [4]. Ensuite, deux techniques développées au CEMES et permettant la cartographie de contraintes via des mesures de déformations (l’analyse des phases géométriques [5] et l’holographie en champ sombre [6]) seront présentées. Nous montrerons les premiers résultats concernant l’état de contrainte de nanocristaux d’Ag individuels enrobés dans de la silice ainsi que l’intérêt de telles mesures pour comprendre les propriétés vibrationnelles de ces objets d’une part et leurs processus d’auto-organisation d’autre part. [1] J. Carreras, C Bonafos, J Montserrat, C Dominguez, J Arbiol and B Garrido Nanotechnology, 19, 205201 (2008). [2] R. Carles, C. Farcau, C. Bonafos, G. Benassayag, M. Bayle, P. Benzo, J. Groenen, and A. Zwick ACS Nano, 5 (11), pp 8774–8782 (2011). [3] C. Bonafos, M. Carrada, G. Ben Assayag, A. Slaoui, P. Dimitrakis and P. Normand, Materials Science in Semiconductor Processing, article de revue, (Ed. Elsevier), 15, 615–626 (2012). [4] S. Schamm, C. Bonafos, H. Coffin, N. Cherkashin, M. Carrada, G. Ben Assayag, A. Claverie, M. Tencé, C. Colliex, Ultramicroscopy 108, 346–357 (2008). [5] M.J. Hÿtch, E. Snoeck and R. Kilaas, Ultramicroscopy 74, 131–146(1998). [6] M.J.Hÿtch, F.Houdellier, F.Hüe and E.Snoeck, Nature 453 1086 (2008)

Wednesday 12/06/2013 at 11:00 am Integration of Few Layer Graphene (FLG) nanomaterial as transparent conductive electrode (TCE) in Organic Photovoltaic (OPV) cells Presenter: PIRZADO Azhar Ali Ayaz Location: Room no: 25, Building 40 Cronenbourg Campus

20 Mars à 14h en Salle 40 du bâtiment 40 (Campus CNRS Cronenbourg) A 10-nm sized molecular electronics platform for applied and fundamental molecular property measurements Séminaire présenté par KLAUS LEIFER Departement of Engineering Science, University of Uppsala, Sweden. Abstract The field of single and few molecule electronics has seen great progress in electrical contacting of molecules, chemical protocols and measurement set-ups. Here, we show a new way to establish molecular-metal junctions in a nanoelectrode-molecule-nanoparticle junction platform [1]. The device allows for measurements of electrical properties of a few molecules which is a sufficiently small number to obtain the electronic signature related to single molecules bound in this junction. The molecule-nanoparticle junctions are established by di-electrophoretic trapping of octane-dithiol functionalised nanoparticles (5nm), where the dangling thiol group is protected using trityl molecules [2]. The subsequent removal of the trityl molecules allows the thiol-group to bond to the closest metal surface so that a network of conductive pathways is established between the electrodes spaced by 20nm. This procedure enabled the establishment of reproducible molecule-metal junctions resulting in the reduction of the spread of resistance histograms on the devices to less than one order of magnitude. This enabled us to carry out inelastic tunnel spectroscopy (IETS) measurements. Quantitative modelling of these junctions by density functional theory calculations as well as quantum transport calculations allowed very good fits of the model to our experimental results revealing several vibrational transitions in the IETS spectra. Furthermore we obtain that typical conductive channels contain 4-6 molecule-nanoparticle junctions. This platform is thus prepared for sensor applications and we will present first sensing results. [1] T. Blom, K. Welch, M. Stromme, E. Coronel, K. Leifer, Nanotechn. 18, 285301, 2007; S. H. M. Jafri, T. Blom, A. Wallner, K. Welch, M. Stromme, H. Ottosson and K. Leifer, J. Microelectr. Eng., 88, 2629, 2011. [2] A. Wallner,H.Jafri,T.Blom,A.Gogol,J.Baumgartner,K.Leifer,H.Ottosson,Langmuir27,9057,2011.

Lundi 4 février à 11h en Salle 40 du bâtiment 40 (Campus CNRS Cronenbourg), séminaire du département DESSP-ICUBE présenté par Olivier SIMONETTI de l'Université de Reims Champagne-Ardenne, ­Laboratoire de Recherche en Nanosciences. Titre du séminaire : Modélisation du transistor organique : Prise en compte du transport et de l’injection des charges Résumé : Les propriétés électriques et optiques de différents matériaux organiques ont permis la démonstration d’un certain nombre de dispositifs opto-électroniques : diodes organiques électroluminescentes (OLED), transistors organiques (OFET), cellules solaires (OPV) ... . Des technologies bas coût, à l’instar de l’impression jet d’encre, sont en développement pour produire ces dispositifs à grande échelle et sur substrats souples (« roll to roll »). Le nombre d’applications envisagées est énorme, les plus fréquemment citées étant les écrans souples, les étiquettes RFID, les capteurs ... ; le domaine de l’électronique organique, multidisciplinaire, est en essor rapide dans le monde entier. Toutefois, si des écrans OLED sont disponibles commercialement, une des briques fondamentales des circuits électroniques, le transistor, n’est pas encore mature pour les applications envisagées. Malgré des améliorations significatives ces 20 dernières années, les OFETs souffrent de nombreux défauts : tensions de polarisation élevées, courants faibles, fréquences très limitées, instabilités et dérives ... . Ces nombreux verrous technologiques sont en partie dus à des limitations intrinsèques des matériaux organiques, notamment les phénomènes liés au transport et à l’injection des porteurs de charge dans les composants organiques qui ne sont pas encore totalement compris. Cependant, des modèles physiques avancés de transport et d’injection ont été développés sur la base d’hypothèses relatives au caractère désordonné des semi-conducteurs organiques. Même si ces modèles peuvent poser encore question ils permettent de rendre compte d’un grand nombre de comportements physiques observés dans les dispositifs électroniques organiques (en température, en champ ...). Nos études se concentrent sur l’étude du comportement électrique du transistor organique et sa réalisation par impression. Après un survol de l’électronique organique nous présenterons le transistor organique, ses limitations et les moyens techniques nous permettant de le caractériser. Nous exposerons ensuite les résultats obtenus sur la réalisation d’un transistor organique où le semi-conducteur a été déposé par impression jet d’encre (voir la figure). Nous nous focaliserons enfin sur un modèle électrique d’OFET prenant en compte les phénomènes physiques spécifiques des matériaux organiques. Nous montrerons les implications qui découlent de la prise en compte de ces phénomènes physiques sur le comportement des transistors organiques. Ce modèle, accessible en ligne, prend en compte le transport par saut, l’injection non linéaire aux contacts, des pièges à l’interface isolant/semi-conducteur, des résistances de contact au niveau des électrodes source et drain, fixes et/ou dépendantes de la polarisation, etc.

Jeudi 31 janvier 2013 à 11h en Salle 40 du bâtiment 4 (Campus CNRS Cronenbourg), séminaire DESSP-MACEPV présenté par Daniel BELLET du Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP) de Grenoble Titre du séminaire : Quelques problèmes physiques relatifs aux électrodes transparentes (notamment en vue d’intégration de cellules solaires) Résumé : Les matériaux transparents conducteurs (TCM) font l’objet de nombreuses études scientifiques et technologiques. Le but applicatif de ces électrodes transparentes concernent des domaines d’applications dont les besoins industriels vont aller croissant à l’avenir du fait de leurs utilisations indispensables au sein de cellules solaires, d’écrans ou éclairage de basse consommation (LEDs) etc… Deux grandes familles coexistent au sein des TCM : les oxydes transparents conducteurs (TCO) et des matériaux plus récemment étudiés. Parmi ces derniers, les réseaux de nanofils métalliques semblent être très prometteurs, tant en terme de propriétés physiques, mécanique que sur le plan économique. Nous discuterons de divers processus qui limitent les propriétés physiques de ces matériaux.