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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Imagerie et contrôle des parois de domaines polaires dans les matériaux ferroélastiques pour les densités de stockage élevées

Spécialité : PHYSIQUE / Physique de la matière condensée

Contact : BARRETT Nick,
e-Mail : nick.barrett@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 32 72
Laboratoire : SPEC/LENSIS

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 27/04/2018

Résumé :
Les matériaux ferroélastiques peuvent contenir une très forte densité de parois de domaines polaires, ce qui pourrait permettre de les utiliser comme unité de mémoire nanométrique et robuste. L'objectif du stage est d'étudier la composition chimique locale au voisinage des parois de domaine et l'écrantage de la polarisation par injection d'électrons ou la présence de défauts, tels que des lacunes d'oxygène.

Sujet détaillé :
Contexte
La miniaturisation des dispositifs de mémoire pour les densités de stockage très élevées à basse consommation d’énergie est un défi majeur pour une électronique post-CMOS afin d’implémenter de nouvelles fonctionnalités. L’ingénierie des parois de domaines (DWs ou « domain walls ») dans les matériaux ferroïques est une voie où la DW plutôt que le volume du matériau devient l’élément actif. Les verrous sont alors de pouvoir prédire et contrôler cette fonctionnalité nanométrique de la DW [1]. Les DWs sont des régions de transition dans lesquels les changements dans les paramètres d’ordre en allant d’un domaine à l’autre donnent lieu à des effets importants de gradients. Les matériaux ferroélastiques peuvent accommoder une très haute densité de parois [2] avec des moments dipolaires dans la paroi parallèles ou antiparallèles [3] au chevron. Ils peuvent servir de dispositifs fonctionnels robustes comme des mémoires.
Le CaTiO3 est le matériau ferroélastique non-polaire prototypique avec des parois polaires.
Objectifs
Le contrôle de la polarité des parois les rendrait adaptées pour le stockage de l’information à haute densité. L’objectif du stage est d’étudier la chimie locale au voisinage de la DW et l’écrantage de la polarité de la DW par les porteurs de charge libres (injection d’électrons) et par des défauts tels que les lacunes d’oxygène.
Le stage se déroulera au SPEC (UMR CEA/CNRS) de l’institut IRAMIS au CEA-Saclay en collaboration avec Raphael Haumont (ICMMO, Université Paris Saclay). L’élaboration contrôlée de cristaux avec des configurations de domaines ferroïques et piézoéletriques différentes en fonction du champ électrique appliqué pendant la croissance fournira une gamme de densités de paroiss, d’orientations et de polarités. L’étudiant utilisera la microscopie d’électrons à basse énergie (LEEM) et la microscopie à émission des photoélectrons (PEEM) pour caractériser les DWs [4]. Le sujet nécessite une bonne base en physique de l’état condensé et une aptitude pour le travail expérimental en équipe.

Techniques utilisées au cours du stage :
Microscopie à émission des photoélectrons (PEEM) Microscopie à électrons à basse énergie (LEEM)

Mots clés : Parois de domaines, Polarité, PEEM, LEEM, ferroélastique

Lien vers le laboratoire
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