Physique des matériaux pérovskites pour la radiographie médicale : étude expérimentale du gain de photoconduction // Physics of perovskite materials for medical radiography: experimental study of photoconduction gain

La radiographie est la modalité d’imagerie médicale la plus utilisée. Elle sert à établir des diagnostiques, à suivre l’évolution de pathologies et à guider certaines interventions chirurgicales.
L’objectif de cette thèse est d’étudier un matériau semi-conducteur de la famille des pérovskites pour la conversion directe des rayons X en signal électrique. L’intégration de ce matériau dans des dispositifs imageurs permettra d’améliorer la résolution spatiale des radiographies et d’augmenter le signal, donc de mieux traiter les patients. Les prototypes d’imageurs X fabriqués au CEA permettent déjà d’obtenir des images radiographiques mais leur performances sont limités par l’instabilité temporelle du courant dans le matériau détecteur.
Votre travail consistera à étudier théoriquement et expérimentalement les mécanismes responsables du gain de photoconduction et de la dérive du photocourant dans des couches pérovskites épaisses. Pour cela vous devrez adapter les bancs de caractérisations electro-optiques de notre laboratoire et analyser les données collectées. Vous aurez également l’opportunité de réaliser des caractérisations avancées dans le cadre de collaborations avec des laboratoires spécialisés en France et à l’étranger. Les résultats de cette thèse permettront d’avancer dans la compréhension du matériau et de guider son élaboration pour réaliser des imageurs X performants.

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X-rays is the most widely used medical imaging modality. It is used to establish diagnostics, monitor the evolution of pathologies, and guide surgical procedures.
The objective of this thesis is to study a perovskite type semiconductor material for its use as a direct X-ray sensor. Perovskite-based matrix imagers demonstrate improved spatial resolution and increased signal, and can thus help improve patient treatment. Prototype X-ray imagers manufactured at the CEA already provide radiographic images but their performances are limited by the instability of the sensor material.
You job will be to study the mechanisms responsible for the photoconduction gain and photocurrent drift of thick perovskite layers from both a theoretical and an experimental standpoint. To this end, you will adapt the electro-optical characterization benches of the laboratory, conduct experiments and analyze the data collected. You will also have the opportunity to perform advanced characterizations with specialized laboratories within the framework of national and international collaborations. The results of this thesis will provide a better understanding of the material properties and guide its ellaboration to produce high-performance X-ray imagers.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service d’Innovation et Systèmes Photoniques
Laboratoire : Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : GROS d'AILLON Eric
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DOPT/SISP/LASP
URL : https://www.youtube.com/watch?v=v23a1EMoEKg
URL : https://peroxis-project.eu/blog/2021/06/15/835/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service d’Innovation et Systèmes Photoniques

physique, matériaux