Entre recherche et défense, un parcours dédié à l'innovation
Après une classe préparatoire Physique et Technologie à Nantes, Baptiste commence son parcours d'ingénieur à l'École polytechnique (Palaiseau), où il suit un cursus généraliste avec une composante dans l'énergie et l'électronique. Il se spécialise ensuite dans la conception de satellites à l'ISAE-SUPAERO (Toulouse) et s'engage au sein de la Direction Générale de l'Armement (DGA).
C'est dans ce cadre qu'il s'oriente finalement vers une thèse située à mi-chemin entre la physique et l'électronique, au sein du laboratoire d'imagerie infrarouge refroidi du CEA-Leti.
Sa thèse porte sur le transport des électrons dans les super-réseaux utilisés pour les détecteurs infrarouges. Ces nouveaux matériaux, constitués par l'empilement successif de couches nanométriques de deux semi-conducteurs différents, InAs et InAsSb[1], permettent l'absorption du rayonnement infrarouge. Les chercheurs suspectent que le matériau soit fortement anisotrope, c'est-à-dire qu'il ne se comporte pas de la même manière dans toutes les directions. L'objectif est donc de comprendre comment les électrons se déplacent réellement à l'intérieur de ces structures. La mise en place de méthodes de mesure robustes constitue un enjeu important pour le développement de futurs capteurs.
Etudier le comportement des électrons pour améliorer le fonctionnement des détecteurs
« Pour mener ces travaux, je me suis appuyé sur les recherches réalisées par S. Bustillos, ancienne doctorante ayant travaillé sur la technique Electron Beam Induced Current (EBIC). Cette technique permet de déposer des charges très précisément dans le détecteur, comme un « pinceau électronique », d'un point de vue spatial et temporel. »
Baptiste adapte alors cette méthode à des échantillons gravés afin de décorréler le mouvement vertical et horizontal des électrons, puis d'analyser ces phénomènes à l'aide de modèles 3D. La particularité de son approche réside dans le fait que l'observation ne s'effectue plus seulement depuis la surface, mais aussi en profondeur.
Les résultats ont fait l'objet d'un article scientifique présenté lors d'une conférence internationale à Chicago. Le papier décrit une nouvelle méthode de mesure de l'anisotropie à l'aide de l'EBIC. Il s'agit de l'une des premières expériences directes permettant de quantifier cette anisotropie dans la littérature. Les mesures réalisées sur les mouvements latéraux et verticaux des charges ont révélé une anisotropie de 2.7 environ, une valeur bien plus faible qu'attendu. Ce résultat est particulièrement important, car l'anisotropie constitue un paramètre déterminant pour les performances des capteurs infrarouges. Les électrons doivent en effet être récupérés au bon endroit pour permettre la lecture d'une image nette ; s'ils se déplacent trop sur le côté à cause de l'anisotropie, l'image devient floue.
Cette conférence internationale constituait une première pour le doctorant. Au sein de la communauté infrarouge, relativement restreinte, les chercheurs se connaissent bien et il est important de trouver sa place. « J'ai été agréablement surpris par l'accueil reçu et par la qualité des échanges. Cette expérience m'a permis de prendre conscience de l'intérêt des travaux menés au laboratoire », une réalité qui apparaît pleinement lorsqu'ils sont confrontés au regard des pairs.
Innovation en imagerie infrarouge : des matériaux prometteurs
Ces recherches sont menées en lien avec Lynred, partenaire du laboratoire. Elles visent à mieux comprendre le comportement des super-réseaux afin de concevoir de nouveaux capteurs infrarouges. Historiquement, les détecteurs reposaient sur des matériaux de type II-VI. Les super-réseaux appartiennent quant à eux à la famille des matériaux III-V, une filière plus récente qui promet des capteurs plus stables.
L'imagerie infrarouge trouve ses applications dans la défense, l'industrie ainsi que la science, par exemple pour de la surveillance ou pour l'observation de la Terre. Ces travaux alimentent directement la recherche et développement de Lynred, acteur stratégique français dans le domaine des capteurs infrarouges.
[1] InAs (arséniure d'indium) et InAsSb (arséniure-antimoniure d'indium) sont des matériaux semi-conducteurs appartenant à la famille des semi-conducteurs III-V