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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-19-0723

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

Simulation ab initio de phénomènes de transport dans des jonctions à l’échelle atomique

RÉSUMÉ DU SUJET

La thèse est dédiée au développement de code pour étudier théoriquement des phénomènes de transport dans des systèmes ouverts quantiques de taille nanométrique, constitués de deux réservoirs macroscopiques connectés par une jonction à l’échelle atomique – sujet de très grand intérêt du point de vue fondamental mais aussi pour des applications technologiques.

Les électrodes macroscopiques peuvent être constituées par des surfaces (magnétiques) métalliques ou par des plans de matériaux bidimensionnels (tels que le graphène) et la jonction réalisée par une chaîne atomique ou une molécule (magnétique) unique. Plusieurs types de canaux de transport dans le système, comme par exemple une propagation d’électrons ou de phonons, vont être traités de façon unique en utilisant une approche quantique de fonctions de Green hors équilibre [1]. Le code s'appuiera sur un modèle réaliste de liaisons fortes avec les paramètres nécessaires qui seront extraits des calculs ab initio dans le cadre de la DFT (Théorie de la Fonctionnelle de la Densité). Comme outil principal de DFT nous allons utiliser le package Quantum ESPRESSO (QE) [2] – un des codes de structure électronique les plus précis à base d’ondes planes. Notre code va généraliser le code de transport quantique PWCOND [3] (qui est inclus dans QE) dans le but d’être appliqué aux phénomènes de transport d’un point de vue général, et de traiter des systèmes quantiques de plus grande échelle. Il va permettre en particulier de calculer des courants électriques et thermiques en fonction d’un voltage appliqué ou d’un gradient de température, et ainsi d'explorer différents effets thermoélectriques. En outre, des interactions électron-électron ou électron-phonon dans la jonction peuvent être naturellement implémentés dans le modèle, ce qui permettra aussi d'adresser la physique de Kondo ou d’étudier la conversion et les échanges d'énergie entre degrés de liberté électroniques et phononiques.

[1] J. C. Cuevas and E. Scheer, Molecular Electronics: An Introduction to Theory and Experiment, World Scientific (2010)

[2] P. Giannozzi et al., QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials, Phys.: Condens. Matter 21, 395502 (2009)

[3] A. Smogunov, A. Dal Corso, E. Tosatti, Ballistic conductance of magnetic Co and Ni nanowires with ultrasoft pseudo-potentials, Phys. Rev. B 70, 045417 (2004)

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l'Etat Condensé
Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2019
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Alexander SMOGUNOV  

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/GMT
SPEC, Orme des Merisiers,
CEA Saclay,
91191 Gif sur Yvette

Téléphone : +33 1 69 08 30 32

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

Alexander SMOGUNOV

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/GMT
SPEC, Orme des Merisiers,
CEA Saclay,
91191 Gif sur Yvette