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Univ. Paris-Saclay

Les sujets de thèses

19 sujets IRAMIS

Dernière mise à jour : 13-08-2020


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• Physique du solide, surfaces et interfaces

 

Cartographie locale de la réponse magnétique des matériaux en fréquence

SL-DRF-20-0289

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Aurélie Solignac

Myriam PANNETIER-LECOEUR

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Aurélie Solignac
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 95 40

Directeur de thèse :

Myriam PANNETIER-LECOEUR
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 74 10

Page perso : http://iramis.cea.fr/spec/Phocea/Pisp/index.php?nom=aurelie.solignac

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/lno/

Voir aussi : https://www.speclno.org/

Pour certains matériaux qui présentent une réponse magnétique et notamment les aciers, propriétés mécaniques et magnétiques sont corrélées via la microstructure. La mesure des propriétés magnétiques à l’échelle locale pourrait donc permettre d’accéder aux propriétés mécaniques des matériaux de façon non destructive et à une meilleure compréhension de leur microstructure. Afin d’obtenir des contrastes supplémentaires, il est possible d’utiliser la cartographie de la réponse en fréquence à l’application d’un champ magnétique alternatif (susceptibilité magnétique).

Un outil de cartographie magnétique à l’échelle locale a été développé en combinant des capteurs magnétiques magnétoresistifs et un scanner. L’utilisation de l’effet de magnétorésistance géante (GMR) permet de développer des capteurs magnétiques très sensibles, détectant des champs magnétiques de l’ordre du nT/vHz et dont la taille peut être submicronique. La spécificité du système est que trois ou quatre capteurs positionnés sur un support pyramidal scannent la surface afin de mesurer les trois composantes du champ de fuite émis par la surface des matériaux et de réaliser ainsi une cartographie 3D avec une résolution latérale de l’ordre de la dizaine de micromètre.

La thèse consistera en l’adaptation de cet imageur afin de permettre la cartographie de la susceptibilité magnétique de surface de matériaux sur une très large dynamique spectrale (de DC à 100MHz). Outre l’émission du champ AC et l’électronique de détection adaptée, des capteurs à magnétorésistance tunnel (TMR) seront développés et intégrés sur l’imageur. En effet, les capteurs TMRs possèdent une sensibilité meilleure que les GMRs d’un facteur 20 environ à haute fréquence. Les problématiques de contrôle de la distance surface – capteur et de dérives en température seront aussi adressées.

Dans un deuxième temps des échantillons de calibration seront imagés afin d’obtenir les données d’entrées pour le modèle théorique déjà développé et ainsi permettre l’évaluation par simulations des distributions du champ magnétique dans les matériaux ferromagnétiques, dans le but d’interpréter les résultats expérimentaux.

L’étude portera ensuite sur des systèmes d’intérêt particulier. Deux applications sont potentiellement visées : les aciers ferromagnétiques afin de corréler les propriétés magnétiques avec les propriétés mécaniques et avec d’autres techniques de caractérisation comme les mesures de bruit Barkhausen. Le deuxième système concerne l’évaluation de performance de l’imageur et des capteurs développés pour la détection de défauts au bord de pièces métalliques en cours de construction par fabrication additive et notamment la différentiation de zones fusionnées et non fusionnées.
Des spectres à l'énergie totale : une nouvelle approche pour calculer l'état fondamental

SL-DRF-20-0554

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Lucia REINING

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Lucia REINING
CNRS - LSI/Laboratoire des Solides Irradiés

0169334553

Directeur de thèse :

Lucia REINING
CNRS - LSI/Laboratoire des Solides Irradiés

0169334553

Page perso : https://etsf.polytechnique.fr/People/Lucia

Labo : https://etsf.polytechnique.fr

L'énergie totale d'un système, et les différences d'énergie totale, sont à la base de nombreuses propriétés importantes des matériaux, telles que leur stabilité ou leur compressibilité, et influent sur les phénomènes physiques, chimiques ou biologiques, tels que le repliement des protéines. Les prédictions théoriques sont cruciales pour la conception des matériaux, mais dans de nombreux cas, la précision requise n’est pas accessible avec les ressources de calcul disponibles.



L'objectif de la thèse proposée est d'explorer une nouvelle façon de calculer l’énergie totale, en tenant compte du fait que de nombreux détails de la fonction d'onde de l'état fondamental perdent leur importance lors du calcul de l'énergie, qui est une intégrale. À partir de la "théorie des pertubations à plusieurs corps" usuelle, les équations qui conduisent à l’énergie totale sont modifiées dès le début, de telle sorte que ces contributions, sans importance dans le calcul de l’intégrale, ne soient jamais calculées. En partant des développements de ce formalisme, qui sont en cours dans le groupe, une partie importante du projet de thèse consiste à concevoir et réaliser la mise en œuvre numérique de cette méthode. Afin d'être applicable à des systèmes réalistes, l'approche sera incluse dans un code ab intio parallèle et évolutif, ainsi que dans une plateforme plus vaste.
Dynamique ultrarapide dans les matériaux multiferroïques

SL-DRF-20-1138

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

jean-yves Chauleau

Michel VIRET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

jean-yves Chauleau
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 72 17

Directeur de thèse :

Michel VIRET
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 71 60

Page perso : http://iramis.cea.fr/spec/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jchaulea

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/lno/

Le sujet de thèse proposé a pour objectifs l’étude et la maîtrise de la dynamique sub-picoseconde de textures multiferroïques présentant un ordre ferroélectrique (FE) et un ordre antiferromagnétique (AF) couplés. Différents types de stimuli seront envisagés tels que des impulsions femtosecondes lumineuses (UV, visible ou infra-rouge), des impulsions teraHertz ou encore des impulsions de courant de spin ultra-rapides. En effet, les matériaux antiferromagnétiques, dont la dynamique intrinsèque est typiquement dans la gamme THz, sont actuellement l’objet d’un net regain d’intérêt grâce aux récentes avancées mettant en évidence l'effet des courants de spin sur le paramètre d'ordre AF. Ce travail de thèse pourrait ouvrir de nouveaux horizons vers un contrôle ultrarapide de l'ordre AF, soit par une approche « tout optique » et/ou utilisant des spins.
Détecter l’uranium à l’état de traces dans l’eau

SL-DRF-20-0465

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)

Saclay

Contact :

Marie-Claude CLOCHARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Marie-Claude CLOCHARD
CEA - DRF/IRAMIS/LSI/LSI

0169334526

Directeur de thèse :

Marie-Claude CLOCHARD
CEA - DRF/IRAMIS/LSI/LSI

0169334526

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=clochard

Labo : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/physique-et-chimie-des-nano-objets

Voir aussi : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/physique-et-chimie-des-nano-objets/elaboration-de-membranes-polymeres-nanoporeuses

72% des réacteurs nucléaires français sont âgés de 31 à 40 ans. Même si une extension de leur durée de vie est actuellement à l’étude, leur démantèlement doit être envisagé. L’étude de la pollution des sols par des métaux lourds à partir des eaux de lixiviation de ces sols (eaux de pluie - NF-EN-12457-2) devra répondre à une analyse sur site avec des méthodes fiables et ultrasensibles. Depuis une dizaine d’année, le LSI développe un capteur de métaux lourds basé sur des membranes polymères nanoporeuses capables de piéger de nombreux ions métalliques par complexation avec des fonctions chimiques localisées dans la porosité par greffage radio-induit. Un focus particulier sur la détection des ions Uranium dans différentes eaux (douces et salées) sera étudié par des analyses faisant appel à l'électrochimie, la photoluminescence et la spectroscopie type ICP-MS. Des nouvelles fonctionnalités et/ou des améliorations du procédé de fabrication et du fonctionnement des capteurs nanoporeux seront également à chercher.
Déterminer le rôle des états de surface et du transfert des charges dans la cinétique de la réaction d’oxydation (OER) à l’interface hématite/électrolyte dans un procès de photoélectrolyse de l’eau.

SL-DRF-20-0658

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Dana STANESCU

Gheorghe Sorin Chiuzbaian

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Dana STANESCU
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 75 48

Directeur de thèse :

Gheorghe Sorin Chiuzbaian
Université Sorbonne, Université Pierre et Marie Curie - Laboratoire de Chimie Physique Matière et Rayonnement

+33 1 44 27 66 15

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/dana.stanescu/

La production d’hydrogène par l’électrolyse de l’eau est une approche propre et viable, mais très gourmande en énergie électrique. Pour réduire l’apport en énergie électrique nous étudions la possibilité d’utiliser le rayonnement solaire qui, absorbé par des oxydes semi-conducteurs photosensibles identifiés et optimisés, génère des paires électrons-trous participant aux réactions d’oxydoréduction dans une cellule de photoélectrolyse1,2.

L'hématite est le matériau semi-conducteur prototypique utilisé comme photoanode. L’hématite est très abondante, pas chère ayant un faible impact environnemental, des atouts qui doivent être considérés avec une attention particulière de nos jours. Des progrès importants ont été réalisés pour améliorer les propriétés de l'hématite en vue d'une réaction de photoélectrolyse plus efficace2–5. Néanmoins, par rapport aux matériaux présentant des efficacités les plus élevés6, l’hématite apparaît moins efficace en raison du faible libre parcours moyen des trous2 ainsi qu’à une mauvaise cinétique à l'interface hématite / électrolyte lors de l’oxydation7,8. L'existence d'états de surface empêche un transfert direct de trous dans l'électrolyte lors de l’oxydation de l’eau9. Optimiser la cinétique de surface en contrôlant ces états de surface est donc la clé pour augmenter l'efficacité des photoanodes d’hématite10.

Nous proposons une étude visant à comprendre et à optimiser la cinétique de surface et la stabilité dans le temps des photoanodes à base d'hématite, à la fois à l'échelle macro et nanométrique et dans des conditions de travail réelles, c'est-à-dire pendant la réaction photoélectrochimique. Les nanofils d'hématite seront déposés par voie chimique en solution aqueuse (ACG11). Différents traitements de surface (abrasion ionique, gravure chimique, recuit, fonctionnalisation de surface, etc.) seront testés et analysés pour améliorer la cinétique de surface. Combinant des mesures de spectro-microscopie à rayons X (STXM) et de microscopie électronique (TEM12 et le ESEM13,14) en conditions réels dans une cellule électrochimique dédiée contenant les nanofils d’hématite comme électrode de travail, permettra de quantifier la composition chimique et la structure électronique à l'échelle nanométrique, pendant l’oxydation. Cette approche permettra de mettre en évidence et de quantifier les états de surface responsables de la faible cinétique OER de l’hématite. Les résultats microscopiques seront corrélés à l'activité photoélectrochimique des photoanodes mesurée sur un banc dédié à la mesure du photocourant, à la morphologie de la surface mesurée en AFM et en SEM et au potentiel de surface mesuré en KPFM. In fine, cette étude devrait fournir des solutions précises pour améliorer l'efficacité des photoanodes à base d’hématite pour la photoélectrolyse de l'eau.

1. Fujishima, A. & Honda, K. Nature 238, 37–38 (1972).

2. Krol, R. va de & Grätzel, M. (Springer, 2012).

3. Rioult, M., Magnan, H., Stanescu, D. & Barbier, A. J. Phys. Chem. C 118, (2014).

4. Rioult, M., Stanescu, D., Fonda, E., Barbier, A. & Magnan, H. J. Phys. Chem. C 120, 7482–7490 (2016).

5. Rioult, M., Belkhou, R., Magnan, H., Stanescu, D., Stanescu, S., Maccherozzi, F., Rountree, C. & Barbier, A. Surf. Sci. 641, 310–313 (2015).

6. Kalanoor, B. S., Seo, H. & Kalanur, S. S. Mater. Sci. Energy Technol. 1, 49–62 (2018).

7. Tamirat, A. G., Rick, J., Dubale, A. A., Su, W. N. & Hwang, B. J. Nanoscale Horizons vol. 1 243–267 (2016).

8. Glasscock, J. A., Barnes, P. R. F., Plumb, I. C. & Savvides, N. J. Phys. Chem. C 111, 16477–16488 (2007).

9. Iandolo, B., Wickman, B., Zoric, I. & Hellman, A. J. Mater. Chem. A 3, 16896–16912 (2015).

10. Zhang, J. & Eslava, S. Sustainable Energy and Fuels vol. 3 1351–1364 (2019).

11. Vayssieres, L. International Journal of Nanotechnology vol. 1 1–41 (2004).

12. Ortiz Peña, N., Ihiawakrim, D., Han, M., Lassalle-Kaiser, B., Carenco, S., Sanchez, C., Laberty-Robert, C., Portehault, D. & Ersen, O. ACS Nano 13, 11372–11381 (2019).

13. https://axlr.com/offres-technologies/celdi/.

14. http://www.newtec.fr/fr/celdi/.



Etude théorique de nouvelles nanostructures à base de graphène

SL-DRF-20-0999

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Yannick DAPPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-05-2020

Contact :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Directeur de thèse :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/yannick.dappe/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT/

Un sujet de thèse est proposé au sein du Groupe de Modélisation et Théorie du SPEC (UMR 3680 CNRS – CEA Saclay).

Il s'agit d'un travail théorique portant sur les propriétés électroniques de matériaux carbonés nouveaux tels que des nano-grilles de graphène (réseau parfaitement périodique de trous calibrés dans un plan de graphène), flakes de graphène (macromolécules monodisperses, dont la forme est contrôlée) ou rubans de graphène. Ces matériaux présentent des nouvelles propriétés d’intérêt dans les domaines de l’optique, l’électronique ou la spintronique. Ce travail consistera à étudier la structure atomique et électronique de ces matériaux, dans le cadre de leur synthèse, afin d'en extraire les propriétés de transport électronique ainsi que leur réponse optique. Les méthodes utilisées seront la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), ainsi que des méthodes de type liaisons fortes, qui permettront de déterminer la structure électronique de ces objets avec différents degrés de précision et pour différentes tailles de systèmes. A partir de la structure électronique, les propriétés de transport seront déterminées dans un formalisme de fonctions de Green. Il s’agira également de simuler les images de microscopie électronique a effet tunnel (STM) ainsi que les spectres tunnels correspondant, afin de les comparer aux données expérimentales. Les propriétés optiques (absorption et luminescences) seront calculées à partir des résultats DFT précédents. Il s'agira ici de déterminer les fonctions de réponse via des approches combinées DFT/liaisons fortes. Une partie du travail consistera à développer le modèles liaisons fortes permettant de traiter les plus grandes structures.



Ce projet s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre différentes équipes du plateau de Saclay : des chimistes en charge de la synthèse de ces matériaux (CEANIMBE et ICMMO Paris XI), un groupe de microscopie en champ proche (ISMO) et un groupe d'opticiens (LAC Paris XI). Les travaux théoriques seront réalisés lors de cette collaboration ce qui assurera un cadre de comparaisons et de feedback théorie/expériences extrêmement fructueux. Le/la candidat(e) devra avoir une formation dans le domaine de la physique théorique de la matière condensée et les approches numériques correspondantes. Il/elle devra également porter un intérêt particulier à la compréhension des techniques expérimentales attenantes.
Matériau multifonctionnel pour la transition énergétique et l’opto-spintronique, à base de BaTiO3 dopé azote

SL-DRF-20-0269

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Antoine BARBIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Directeur de thèse :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/antoine.barbier/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LNO/

Les oxydes dopés N et/ou les oxynitrures constituent une classe de composés en plein essor présentant un large panel de propriétés utilisables, en particulier pour les nouvelles technologies de production d’énergie décarbonnées et pour l’optoélectronique. En effet, l’insertion d’azote dans le réseau cristallin d’un oxyde semi-conducteur permet de moduler la valeur de sa bande interdite et ainsi d’obtenir de nouvelles fonctionnalités. La production de films minces monocristallins correspondants, est un défi important. Dans ce travail de thèse, des oxydes monocristallins dopés N seront élaborés par épitaxie par jets moléculaires assistée de plasma atomique. Le BaTiO3 fournira la ferroélectricité et un spectre d’absorption favorable, tandis qu’une ferrite ferrimagnétique additionnelle donnera un caractère (opto)multiferroïque artificiel. Les structures résultantes seront étudiées quant à leurs caractéristiques ferroélectriques, leurs couplages magnétoélectriques et optoélectroniques et leurs performances en photo-électrolyse pour la décomposition de l’eau, en fonction du dopage N. Ces observations seront corrélées à une compréhension détaillée des structures cristallines et électroniques.



Le (la) candidat(e) abordera l’ensemble des techniques d’ultra-vide, la croissance par épitaxie par jets moléculaires, des mesures de magnétométrie et de photo-électrolyse de l’eau, ainsi qu’un large panel de méthodes de caractérisations basées sur l’exploitation des centres rayonnement synchrotron les plus avancés.
Microscopie magnétique locale par intégration de capteurs magnétorésistifs

SL-DRF-20-1135

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Aurélie Solignac

Myriam PANNETIER-LECOEUR

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Aurélie Solignac
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 95 40

Directeur de thèse :

Myriam PANNETIER-LECOEUR
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 74 10

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/aurelie.solignac/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LNO/

Dans le but de caractériser les propriétés magnétiques à l’échelle locale de matériaux magnétiques comme des aciers, des nanoparticules ou des roches magnétiques, un microscope magnétique ultrasensible et quantitatif a été développé au Laboratoire de Nanomagnétisme et Oxydes. Ce microscope combine un microscope sonde locale à balayage de type AFM (Atomic Force Microscope) et un capteur magnétique intégré dans un bras de levier AFM. Les capteurs magnétiques utilisés sont des capteurs à magnétorésistance (MR) géante et tunnel, basés sur l’électronique de spin et pouvant détecter des champs magnétiques de l’ordre du nT/vHz. L’AFM permet un contrôle de la hauteur de la pointe et son déplacement, tandis que le capteur MR intégré dans la pointe AFM mesure le champ magnétique à chaque position sur l’échantillon.



Cet outil innovant a été jusqu’ici appliqué à la nanométrologie des champs magnétiques statiques à l’échelle locale. Durant cette thèse le but est d’investiguer d’autres applications possibles en utilisant notamment une propriété spécifique des capteurs MR : leur large gamme de fréquence en détection allant du DC à plusieurs centaines de MHz voire le GHz. Ainsi les propriétés de susceptibilité magnétique de nanoparticules magnétiques uniques pourront être étudiées, notamment dans le cadre de l’utilisation des nanoparticules dans les applications biomédicales par exemple (biopuces, tests bandelette…). Une deuxième application visée est la magnonique ou l’utilisation des ondes de spin (plutôt que des charges) afin de transporter et traiter l’information avec un minimum de pertes d’énergie. Les capteurs MR sont en effet de très bons candidats pour être des détecteurs miniaturisables de ces ondes de spins et permettent leur cartographie.



Dans le cadre de cette thèse, des développements seront nécessaires afin d’optimiser la réponse des capteurs en fonction de l’application visée. Les performances des capteurs seront étudiées en termes de magnétorésistance et de bruit lorsqu’ils sont intégrés dans les bras de levier flexibles. La thèse comportera un aspect microfabrication en salle blanche et un aspect mesures de magnétotransport et de bruit, qui sera réalisé dans la chambre magnétique blindée de la plateforme Ultra Bas Bruit. Le microscope et l’électronique de détection du capteur devront être eux aussi adaptés aux mesures à haute fréquence afin d’exploiter le potentiel du microscope pour des applications innovantes.

Nickelates: une nouvelle famille d'oxydes supraconducteurs

SL-DRF-20-0520

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Dorothée COLSON

Jean-Baptiste MOUSSY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Dorothée COLSON
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 73 14

Directeur de thèse :

Jean-Baptiste MOUSSY
CEA - DRF/IRAMIS

01-69-08-72-17

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/dorothee.colson/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/lno/

La découverte de la supraconductivité à haute température critique dans les cuprates [1] a motivé l'étude d'oxydes ayant une structure cristalline et/ou des propriétés électroniques similaires afin de comprendre les origines de cette supraconductivité non conventionnelle. Les exemples iso-structuraux incluent le ruthénate supraconducteur Sr2RuO4 ou l'iridate Sr2IrO4 dopé en électrons, même si un état de résistance nulle n'a pas encore été observé dans ce dernier composé [2]. Récemment, la supraconductivité dans la phase infinie du nickélate Nd0.8Sr0.2NiO2 [3] a également été observée en utilisant une réaction de chimie douce (réduction topotactique) de la phase pérovskite précurseur Nd0.8Sr0.2NiO3. La découverte de cette phase supraconductrice (autour de 10-15 Kelvin) devrait permettre de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans les supraconducteurs à haute température critique.



Au cours de cette thèse, l’étudiant(e) réalisera l’élaboration de céramiques NdNiO3 pures et substituées (Nd/Sr) ainsi que la croissance cristalline de films minces de NdNiO3 sur différents substrats monocristallins (SrTiO3, LaAlO3, etc) par la technique de l’ablation laser pulsée. Une fois réalisés, l’étudiant(e) testera les traitements de réduction permettant la formation de la phase infinie Nd0.8Sr0.2NiO2. Une attention toute particulière sera accordée aux propriétés structurales et physiques des monocristaux et des couches minces d’oxydes en utilisant in situ la diffraction d’électrons (RHEED), la spectroscopie de photoémission X (XPS/UPS) ou des techniques ex situ telles que la microscopie en champ proche (AFM), le magnétisme (SQUID, VSM). Les propriétés électroniques des échantillons seront ensuite étudiées en fonction de la température (résistivité, coefficient de Hall, caractéristiques courant-tension) afin d'analyser le comportement supraconducteur.



[1] J. G. Bednorz and K. A. Müller, Z. Phys. B 64, 189 (1986).

[2] Y.J. Yan et al., Phys. Rev. X. 5, 041018 (2015).

[3] D. Li et al. Nature. 572, 624 (2019).

Nouveaux matériau pour l’énergie: des couches minces d'oxynitrures pour photoelectrodes

SL-DRF-20-0533

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Hélène MAGNAN

Antoine BARBIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Hélène MAGNAN
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 94 04

Directeur de thèse :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/helene.magnan/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LNO/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=1996&id_unit=0&id_groupe=196

L’hydrogène est un excellent vecteur d’énergie à haute densité énergétique massique, de plus c’est un élément essentiel pour convertir le CO2 excédentaire en carburant. Il peut être fabriqué de manière décarbonnée par photo-électrolyse de l’eau en utilisant l’énergie solaire. Les photo-anodes les plus pertinentes sont obtenues avec des oxydes métalliques. Toutefois, la majorité des oxydes ont des gaps trop grands pour absorber efficacement le spectre solaire.

Dans la thèse expérimentale proposée, nous proposons de réaliser une nouvelle classe de matériau : des photoélectrodes à base d’oxynitrure. L’ajout d’azote dans la maille d’oxyde est de nature à permettre une réduction du gap pour le faire tendre vers la valeur idéale pour l’absorption du spectre solaire, mais pour des taux de dopage élevés il induit un déséquilibre des charges qu’il est nécessaire de compenser par l’ajout d’un élément chimique supplémentaire dans la maille. Pour cette étude, nous étudierons des échantillons modèles préparés par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma d’oxygène atomique et d’azote atomique. Le but de cette étude est de déterminer, d'un point de vue fondamental, le rôle du taux d’azote et des éléments chimiques de compensation dans différents oxydes (TiO2, BaTiO3…), leur influence sur la structure électronique, sur l'absorption du spectre solaire et sur le photo-courant, mais aussi les changements de la structure cristallographiques. Cette thèse vise la réalisation et l’étude d’une nouvelle classe de photoélectrodes susceptible d’améliorer considérablement les procédés de production d’hydrogène.

Réalisation et étude de nano-circuits fonctionnels réalisés par nanolithographie aux interfaces multiferroïques laminaires

SL-DRF-20-1132

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Antoine BARBIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Directeur de thèse :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/137/antoine.barbier.html

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LNO/

La consommation énergétique mondiale divergente et les ressources limitées sont des problèmes importants que la prochaine génération de technologies doit absolument résoudre pour atteindre une croissance durable. Une réduction de l'utilisation des matériaux peut être obtenue en réalisant des hétérostructures laminaires nanométriques multifonctionnelles faciles à recycler. Dans ce travail, nous considérerons des hétérostructures multiferroïques artificielles à base d’oxydes comprenant une couche ferroélectrique et une autre ferrimagnétique. On réalisera une nanolithographie en utilisant une pointe de microscopie à force piézoélectrique (PFM), pour créer des canaux de conduction intégrés dans un matériau par ailleurs isolant. Nous souhaitons réaliser, exploiter et comprendre les phénomènes de conduction d'interface et de piégeage de charge locale à de telles interfaces pour réaliser des nano-circuits fonctionnels et les étudier dans des conditions réelles. Le travail de thèse proposé repose sur une étroite collaboration entre le CEA / SPEC, le synchrotron SOLEIL et le CEMES et est financé dans le cadre d'un projet ANR en cours. On réalisera au CEA/SPEC l'élaboration des échantillons monocristallins par épitaxie par jet moléculaire assistée par plasma d'oxygène atomique, les écritures PFM et les procédés de lithographie. Le comportement local de ces échantillons, y compris dans des conditions de fonctionnement, sera examiné à l'aide des techniques de rayonnement synchrotron les plus avancées et notamment la spectromicroscopie, la diffraction et l'absorption des rayons X, respectivement sur les lignes de lumière HERMES, DIFFABS et LUCIA dans une approche collaborative et complémentaire aux prédictions théoriques DFT réalisées au CEMES. L'étudiant acquerra des compétences dans les techniques de vide ultra-élevé, l'épitaxie par faisceau moléculaire, la magnétométrie, les microscopies en champ proche, la lithographie ainsi que dans les techniques de rayonnement synchrotron de pointe mentionnées ci-dessus.
Résonance Magnétique Nucléaire du tritium : un nouvel outil pour comprendre la spéciation du tritium dans les matériaux d’intérêt nucléaire

SL-DRF-20-0567

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM)

Saclay

Contact :

Thibault CHARPENTIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Thibault CHARPENTIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

33 1 69 08 23 56

Directeur de thèse :

Thibault CHARPENTIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

33 1 69 08 23 56

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/112/thibault.charpentier.html

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lsdrm/

Le tritium, isotope radioactif de l'hydrogène, est un élément chimique omniprésent dans l'industrie du nucléaire, autant au sein des réacteurs à fission que dans les réacteurs du futur à fusion (ITER), pour lesquels il constitue le combustible principal. Cependant, le tritium, élément léger, a la propriété d'être aisément piégé dans de nombreux matériaux, ce qui est à l'origine de quantités importantes de déchets tritiés.



Le CEA dispose d'installations uniques au monde permettant de manipuler des matériaux tritiés et d'élaborer une chimie du tritium, qu'il est intéressant de combiner avec les méthodes d'analyse par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) du tritium dans des conditions de haute-résolution (rotation de l'échantillon à l'angle magique - MAS). Le niveau de sophistication atteint par la RMN MAS laisse entrevoir de nombreuses perspectives pour comprendre finement les mécanismes d'incorporation et de piégeage du tritium dans de nombreux matériaux d'intérêt pour le nucléaire (métaux, plastiques, ciments...). L'hélium-3, isotope issu de la désintégration du tritium, est un autre isotope aisément identifiable par RMN.



L'objet de cette thèse est de développer et explorer les potentialités de la RMN du tritium dans une large gamme de matériaux actuellement étudiés, en collaboration avec les principaux acteurs des filières tritium du CEA.
Simulation ab initio de phénomènes de transport dans des jonctions à l’échelle atomique

SL-DRF-20-0372

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Alexander SMOGUNOV

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2019

Contact :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Directeur de thèse :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/alexander.smogunov/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT

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)

Simulation de transport quantique dans des matériaux magnétiques bidimensionnels

SL-DRF-20-0926

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Alexander SMOGUNOV

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2020

Contact :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Directeur de thèse :

Alexander SMOGUNOV
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

0169083032

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/alexander.smogunov/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT

Le but de la thèse proposée est de développer un code général et efficace pour étudier théoriquement le transport électronique dans des systèmes bidimensionnels (2D) comme le graphène et plus particulièrement, les matériaux 2D magnétiques découverts récemment [1] tels que CrI3, Fe3GeTe2, etc. Il s’agit ici d’un sujet de très grand intérêt d’un point de vue fondamental, mais également pour des applications technologiques. Le code s'appuiera sur un modèle réaliste de liaisons fortes à plusieurs orbitales ou les paramètres nécessaires 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. Plusieurs approches de transport quantique basées sur des fonctions de Green hors équilibre, de la diffusion des fonctions d'ondes, ou encore une méthode directe d'évolution temporelle de paquets d'ondes électroniques vont être explorées et implémentées dans le code. Il permettra d’étudier divers phénomènes intéressants tels que l'effet de champ magnétique, des potentiels (grilles) temporels, des impuretés ou des vibrations atomiques (phonons) sur la dynamique des électrons de différents spins dans le cadre d'une approche précise basée sur la mécanique quantique.



[1] M. Gibertini, M. Koperski, A. F. Morpurgo, K. S. Novoselov, Magnetic 2D materials and heterostructures, Nature Nanotechnology14, 408 (2019)

[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)
Simulations ab initio d’images STM polarisées en spin

SL-DRF-20-0930

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Yannick DAPPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Directeur de thèse :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/yannick.dappe/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT

Depuis sa création il y a plus de 30 ans par Binnig et Rohrer, le microscope électronique à effet tunnel (STM) est devenu un instrument de choix, non seulement pour l’étude des structures atomiques de surfaces ou de nanostructures en surface, mais également pour la détermination des propriétés électroniques de ces systèmes. Cependant, la complexité des images obtenues expérimentalement requiert fréquemment un support théorique avancé pour parvenir à une correcte interprétation des données expérimentales. En ce sens, la détermination de la structure atomique et électronique sur la base de calculs dans le cadre de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) représente un outil complémentaire très intéressant pour la caractérisation de ces systèmes. L’objet de cette thèse est de poursuivre plus avant les développements numériques en termes de simulation d’images STM par la prise en compte des effets de polarisation de spin. En effet, l’étude des nanostructures magnétiques revêt une importance fondamentale dans la recherche actuelle du fait des nombreuses applications dans les technologies de l’information et de la communication. Au cours de ce travail, il s’agira donc d’introduire la polarisation de spin dans un code de calcul de DFT, puis de reprendre les développements précédemment réalisés pour calculer le courant polarisé en spin entre la pointe STM et le système étudié. Ces développements seront ensuite confrontés à des systèmes expérimentaux de référence.
Supercondensateur ionique à charge thermique à électrodes VACNT (vertically aligned carbon nanotubes)

SL-DRF-20-0511

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

Sawako NAKAMAE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Sawako NAKAMAE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087538

Directeur de thèse :

Sawako NAKAMAE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087538

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/sawako.nakamae/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx/

Thèse expérimentale en Science des énergies renouvelables (récupération de la chaleur perdue). Etude, développment et caractérisation de supercondensateurs à liquide ionique, dont les électrodes sont constituées de carbone nanostructurées (VACNT : vertically aligned carbon nanotube).



Domaines d'étude: Physique, Science des matériaux, Physique des fluides, Chimie physique.
Synthèse et étude des propriétés optoélectroniques d'hétérostructures de matériaux semiconducteurs bidimensionnels

SL-DRF-20-0521

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences (LICSEN)

Saclay

Contact :

Vincent DERYCKE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Vincent DERYCKE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

0169085565

Directeur de thèse :

Vincent DERYCKE
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LICSEN

0169085565

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/vincent.derycke/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/licsen/index.php

Les matériaux bidimensionnels (2D), c’est-à-dire dont l'épaisseur est de dimension atomique (comme par exemple le graphène) constituent depuis 2004 un domaine de recherche à part entière. Ce domaine est d'un dynamisme exceptionnel, tant sur le plan fondamental qu'en termes de perspectives d'applications. Parmi les matériaux 2D, les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMDCs) comme MoS2, MoTe2, WSe2, SnS2, HfS2 sont des semiconducteurs ultra-minces aux propriétés particulièrement intéressantes pour l'électronique, l'optique ou dans le domaine des nouvelles énergies. De façon plus remarquable encore, ces matériaux 2D peuvent être combinés entre eux pour former des hétérostuctures de van der Waals (HS-vdW) et constituer ainsi une palette de matériaux totalement nouveaux aux propriétés ajustables. Dans la large famille des TMDCs bidimensionnels, le projet se concentrera sur l'association de matériaux semiconducteurs à gap direct ayant respectivement une faible et une forte affinité électronique permettant de former des hétérostructures de type-II. Sous éclairement, ces hétérostructures conduiront à une séparation efficace des charges photo-générées, phénomène clé pour les photo-détecteurs, les cellules photovoltaïques ou la photo-catalyse par exemple. Dans ce contexte, ce sujet de thèse inclura: (1) la synthèse de différents semi-conducteurs 2D (MoS2, WS2, SnS2) par CVD (chemical vapor deposition) et leur association en hétérostructures verticales ou latérales, (2) la caractérisation détaillée des propriétés physiques et chimiques des matériaux individuels et des hétérostructures, (3) l'évaluation du potentiel de ces hétérostructures pour des applications en optoélectronique et en catalyse. Ce dernier aspect passera par la réalisation et l'étude de dispositifs de type transistors et phototransistors à hétérostructures 2D dont les modes de fonctionnement et les performances seront étudiés en détails.
Transport ultrarapide de courants de spin purs par des isolants antiferromagnétiques

SL-DRF-20-1137

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

jean-yves Chauleau

Jean-Baptiste MOUSSY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2020

Contact :

jean-yves Chauleau
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01 69 08 72 17

Directeur de thèse :

Jean-Baptiste MOUSSY
CEA - DRF/IRAMIS

01-69-08-72-17

Page perso : http://iramis.cea.fr/spec/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=jchaulea

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/lno/

Les courants de spin purs jouent un rôle majeur dans la spintronique moderne. Maîtriser leur transport à des échelles de temps ultracourtes (sub-picoseconde) représente une des briques fondamentales pour étendre les concepts de la spintronique au domaine terahertz. L'objectif principal de cette thèse est l’étude du transport ultrarapide de l’information de spin à travers des isolants antiferromagnétiques (AF). Ces matériaux suscitent désormais un intérêt considérable, principalement en raison de leurs capacités ultrarapides. Nous proposons ici d'explorer les différentes caractéristiques du transport terahertz courant de spin pur dans les antiferromagnétiques en utilisant des techniques d'optique résolues en temps (magnéto-optique et seconde harmonique génération) et de spectroscopie teraHertz.
Étude théorique d’électrodes en graphène pour l’électronique moléculaire

SL-DRF-20-0929

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Yannick DAPPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Directeur de thèse :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Page perso : http://iramis.cea.fr/spec/Pisp/yannick.dappe/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT/

L’électronique moléculaire constitue de nos jours un domaine de recherche très actif, tant pour les aspects fondamentaux de ces nouveaux systèmes qui permettent d’explorer la Physique à l’échelle atomique, que par les possibles retombées en termes de composants électroniques innovants. En effet, outre la capacité à reproduire les composants électroniques à base de silicium (diodes, transistors, …), les molécules peuvent apporter de nouveaux types de réponses électriques du fait d’un grand nombre de degrés de liberté quantiques, modulables en fonction de la molécule considérée. En effet, la nature quantique de ces objets ainsi que les nouvelles fonctionnalités qui y sont associées, ouvrent des perspectives fascinantes pour construire l’électronique du futur.



En conséquence, ces nouvelles recherches ont conduit à d’importants développements dans le domaine de l’électronique moléculaire, notamment pour ce qui est du contrôle et de la manipulation du transport électronique à travers une jonction moléculaire. La majorité des jonctions moléculaire est fabriquée à base de molécules connectées à leurs extrémités par des électrodes métallique (or, platine, argent, ….). Or il a été démontré à plusieurs reprises que la connexion de l’électrode à la molécule présente une influence non négligeable sur la conductance électrique du système. En ce sens, de récents développements ont proposés l’utilisation de nouveaux matériaux tels que le graphène, une couche monoatomique de carbone, réputée pour ces fantastiques propriétés de conduction électrique, comme électrodes dans les jonctions moléculaires. Ainsi, il a été observé que la connexion à une électrode en graphène permet d’augmenter significativement la conductance de la jonction pour de longues chaînes moléculaires, et donc de réduire le coût énergétique de ces systèmes.



L’objectif principal de cette thèse s’inscrit dans ce cadre par l’étude théorique de jonctions moléculaires asymétriques, basées sur des électrodes en graphène ou MoS2, ainsi que l’étude de fils moléculaires décollés de la surface par une pointe STM. En utilisant la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), on déterminera la configuration d’équilibre de la jonction moléculaire, ainsi que des propriétés électroniques, avant dans un deuxième temps, à partir des configurations d’équilibre obtenues, de calculer le transport électronique dans un formalisme de Keldysh-Green. Il s’agira alors de comprendre le mécanisme d’augmentation de la conductance par rapport aux jonctions classiques, et de les comparer aux résultats expérimentaux existants. Les différents comportements attendus dans ces systèmes permettent d’étudier la Physique du transport électronique à l’échelle atomique, et peuvent être à l’origine de la conception de nouveaux composants à l’échelle de la molécule unique.

 

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