Optical and Spin properties of new van der Waals heterostructures

29 March 2023 by Laurent Lombez

Experimental thesis in the group Quantum Optoelectronics (3 years)

Location: Laboratory LPCNO, INSA campus, Toulouse (France)

Keywords: Semiconductor, 2D materials, Optoelectronics, Spintronics, Dichalcogenides, Perovskites

Link: website École Doctorale

Contacts :

andrea.balocchi@insa-toulouse.fr; marie@insa-toulouse.fr

Offre de thèse : Ferromagnétiques de Van der Waals et hétérostructures pour la spin-orbitronique

29 March 2024Actualités du LPCNO / Stages et emplois / ThèsesNormal 0 21 false false false FR X-NONE X-NONE Offre de thèse de doctorat Ferromagnétiques de Van der Waals et hétérostructures pour la spin-orbitronique Laboratoire : LPCNO, groupe Nanomagnétisme, INSA Toulouse, France https://lpcno.insa-toulouse.fr/equipes/nanomagnetisme Encadrants : Benjamin Lassagne, Thomas Blon ; lassagne@insa-toulouse.fr, thomas.blon@insa-toulouse.fr Les matériaux ferromagnétiques 2D de van der Waals (vdW) récemment découverts, tels que CrI3, CrBr3, Cr2Ge2Te6 ou FexGeTey, etc, sont des matériaux extrêmement intrigants. En effet, à l’état monocouche, ils présentent un état ferromagnétique qui contredit le théorème de Mermin-Wagner selon lequel le magnétisme ne peut exister en deux dimensions. De plus, en ajustant le nombre de couches, leurs propriétés magnétiques peuvent être modifiées, par exemple d’un état magnétique ferromagnétique à un état antiferromagnétique. Par ailleurs, les faibles liaisons entre couches rend ces matériaux compatibles avec une grande variété de substrats et permet l’élaboration d’hétérostructures de van der Waals combinant différents matériaux présentant des propriétés variées. Ces matériaux présentent donc un intérêt majeur pour la spintronique. Cependant, à ce jour les températures de Curie sont limitées aux basses températures, c’est pourquoi une forte dynamique est à l’œuvre pour découvrir et stabiliser de nouveaux ferromagnétiques 2D vdW (FM 2D). Le groupe Nanomagnétisme du LPCNO a développé un laboratoire dédié à l’élaboration, l’observation et l’intégration de matériaux de van der Waals, depuis les conditions ambiantes jusqu’aux environnements contrôlés et basses températures. Nous avons récemment conçu des capteurs magnétiques à effet Hall extrêmement sensibles à base de graphène dans des hétérostructures de vdW nitrure de bore hexagonal/graphène/nitrure de bore hexagonal (hBN). Nous avons également développé un nouveau modèle complet pour la compréhension détaillée de ces dispositifs . Dans ce contexte, l’objectif de la thèse de doctorat proposée est d’élaborer des hétérostructures FM 2D/hBN/graphène/hBN afin de sonder directement la réponse magnétique des flocons de FM 2D avec la réponse Hall du graphène. Cela sera réalisé en combinant des mesures de magnéto-transport à différentes températures avec des mesures magnéto-optiques locales sur le même échantillon dans un cryostat dédié avec un champ magnétique vectoriel 3D. Un deuxième aspect de la thèse consiste à combiner le FM 2D ciblé avec des isolants topologiques (TI). En effet, nos collaborateurs du laboratoire LAAS à Toulouse maîtrisent la croissance par épitaxie par jets moléculaires des isolants topologiques BiSb et BiSbTeSe . L’objectif est ici de déposer des FM vdW 2D directement sur ces isolants topologiques afin d’étudier la conversion charge-spin et les couples spin-orbite dans ces hétérostructures. L’objectif final est ainsi la spin-orbitronique dans les hétérostructures FM/TI de van der Waals, avec notamment l’ajout de graphène à l’interface pour préserver les états topologiques de surface . En résumé, la thèse proposée concerne (i) le transfert de ferromagnétiques 2D de van der Waal sur des capteurs à effet Hall à base de graphène, (ii) la mesure des propriétés magnétiques des matériaux ferromagnétiques 2D dans ces hétérostructures FM/hBN/graphène/hBN, et (iii) le transfert de FM 2D sur isolant topologique pour la manipulation du couple spin-orbite de FM 2D. Pré-requis Master 2 ou diplôme d’ingénieur, avec une spécialisation en physique de la matière, nanophysique et/ou nanotechnologie. L’étudiant.e doit avoir un attrait certain pour l’expérimentation. References N. D. Mermin and H. Wagner, Phys. Rev. Lett. 17 1133 (1966) Performance of graphene Hall sensors: role of bias current, disorder and Fermi velocity, L. Petit, T. Fournier, G. Ballon, C. Robert, D. Lagarde, T. Blon, B. Lassagne, Phys. Rev. App. (2024) under review, http://arxiv.org/abs/2403.11342 D. Sadek, et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 13 36492 (2021) D. Sadek, et al., Cryst. Growth Des. 22 5081 (2022) T. Guillet, et al., Graphene intercalation in topological insulator/ferromagnet heterostructures for efficient spin-orbit torques, to be published (2024) [...]

Lise-Marie Lacroix est lauréate du Prix de l’Académie des sciences « la chimie au cœur des enjeux de la société».

20 October 2023Actualités du LPCNOLise-Marie Lacroix est Maîtresse de conférence à l’Université Toulouse III – Paul Sabatier et membre du Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Lise-Marie Lacroix a été nommée courant 2022 membre junior à l’Institut Universitaire de France. A l’interface physique-chimie, Lise-Marie Lacroix travaille à l’élaboration de nouveaux matériaux par assemblage dirigé de nanoparticules présentant des propriétés optimisées. En couplant l’étude des mécanismes réactionnels de synthèse et des propriétés physiques multi-échelle, elle a notamment pu élaborer des aimants permanents performants, sans terre rare. « Ce prix récompense des scientifiques de grand talent qui démontreront comment la chimieet le génie des procédés peuvent se saisir des enjeux actuels de la société et y apporter des solutions : décarbonation, recyclage, avancées dans les domaines de la santé et de l’agro-alimentaire, nouveaux systèmes industriels… La mission de la FGL est d’attirer des nouveaux talents, de les former à la recherche et à l’innovation pour répondre aux besoins des entreprises et de la société en général », explique Laurent Prat, président de la Fédération Gay-Lussac. « Ce prix, ouvert à toutes les disciplines de la chimie, démontre que la chimie est au cœur des solutions pour répondre aux enjeux de la société actuelle. Les chimistes disent souvent « La chimie est partout, la chimie, c‘est la vie ». Je leur donne pleinement raison. » résume Patrick Flandrin, président de l’Académie des sciences. [...]

TraPCat³ : 3rd Trans Pyrenean Meeting in Catalysis

9 June 2023Actualités du LPCNOThe third Trans Pyrenean Meeting in Catalysis, will take place on November 2nd, 3rd 2023 in Toulouse, France.This meeting will be devoted to the modeling, design and/or application of catalysts, homogeneous, heterogeneous or enzymatic.Further information is available in the attached flyer and at the conference website (https://trapcat3-2023.sciencesconf.org/). [...]

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