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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0120

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique du solide, surfaces et interfaces / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Nouveaux états électroniques dans les monocristaux et films minces d’iridates

RÉSUMÉ DU SUJET

Les iridates (par exemple Sr2IrO4, Sr3Ir2O7 ...) ont récemment attiré l'attention en raison de la présence d'un fort couplage spin-orbite et de fortes interactions électroniques qui donnent lieu à des propriétés physiques originales telles que la supraconductivité à haute température critique ou l'état d'isolant topologique. En particulier, l'identification d'une phase topologique dans ces oxydes devrait permettre d'explorer de nouvelles façons de manipuler le spin des électrons, un point clé pour les applications en spintronique.

Le but de ce projet de thèse est d'étudier l'émergence d'isolants de Mott, de propriétés magnétiques et topologiques dans des monocristaux, des couches simples et des hétérostructures d'iridates. Plus précisément, les objectifs de la thèse seront de synthétiser de nouveaux composés de la famille des iridates (par exemple, Sr2IrO4 et Sr3Ir2O7) sous forme de monocristaux et de couches minces pour explorer leurs propriétés électroniques (nouvelles phases topologiques, nouveaux isolants Mott, etc.). Pour la croissance de monocristaux, la méthode d'auto-flux sera choisie. Les cristaux des composés purs seront synthétisés et le dopage électronique sera réalisé par des substitutions cationiques (par exemple Sr / La). Ensuite, les cristaux seront caractérisés par différentes techniques: diffraction des rayons X, microsonde électronique et mesures magnétiques (SQUID, magnétométrie VSM). Pour les films minces, nous utiliserons une nouvelle technique de croissance sous ultra-vide développée au laboratoire: la méthode de dépôt par laser pulsé (PLD) avec un faisceau laser en régime nanométrique ou femtoseconde. La PLD est une technique bien connue pour la croissance épitaxiale de couches minces d'oxyde (cuprates, manganites, ferrites ...), qui est basée sur l'ablation par un faisceau laser de la cible du matériau à déposer sur un substrat monocristallin. Une attention particulière sera portée aux propriétés structurales et physiques des couches minces d'oxydes en utilisant la diffraction d'électrons in situ (RHEED), la spectroscopie par photoémission (XPS / UPS) ou des techniques ex situ comme la microscopie en champ proche (AFM), le magnétisme (SQUID, VSM). Les propriétés électroniques des échantillons (cristaux et films) seront ensuite étudiées en collaboration avec le LPS-Orsay, y compris les mesures électriques et l'effet Hall de spin quantique, qui est la signature d'un état topologique.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

M2 Sciences et Génie des Matériaux, M2 Physique de la matière condensée

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l'Etat Condensé
Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Jean-Baptiste MOUSSY  

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/LNO
DSM/IRAMIS/SPEC/LNO
Bât.462/772
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette

Téléphone : +33 1 69 08 92 00

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Physique en Île-de-France (EDPIF)
DIRECTEUR DE THÈSE

Dorothée COLSON

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/LNO
CEA/Saclay
SPEC
91191 Gif sur Yvette Cedex