Le CEA travaille activement sur le développement de matériaux innovants pour la détection des rayonnements ionisants (X, gamma, neutrons) pour les applications médicales et de l’industrie du nucléaire. En particulier, la détection des neutrons rapides est un sujet de recherche intense avec des retombées concrètes pour la surveillance des réacteurs nucléaires, la gestion des futs de déchets radioactifs ou la radioprotection.

Dans ce contexte, les matériaux pérovskites à base d’halogénure de plomb se présentent comme un semi-conducteur d’intérêt pour la fabrication de détecteurs directs. Le rayonnement est absorbé directement dans la couche de pérovskite puis transformé en charges électroniques qui sont collectées puis analysées par un circuit de lecture. Le stage proposé s’inscrit dans ce contexte qui est actuellement en plein essor et à forte valeur applicative.

Ainsi, le stage aura pour objectif de démontrer la faisabilité de détection des neutrons rapides en utilisant des détecteurs à base de semi-conducteur pérovskite. Une composition de pérovskite hybride (organique/inorganique) sera sélectionnée sur la base de la littérature. Le stagiaire aura ensuite en charge de mettre au point un protocole de croissance en solution pour obtenir des monocristaux de pérovskite de plusieurs millimètres de dimensions latérales. La structure des cristaux sera étudiée en diffraction de rayons X. Ces cristaux seront ensuite intégrés dans des dispositifs détecteurs en préparant les surfaces et en y déposant des électrodes de contact. La réponse électrique des dispositifs ainsi fabriqués sera testée dans un premier temps sous obscurité puis sous flux de rayons X pour démontrer leur capacité à absorber et extraire les rayonnements fortement énergétiques. Les meilleurs dispositifs seront ensuite envoyés au CEA Cadarache pour étudier leur capacité de détection sous flux de neutrons rapides.