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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Les nickelates: une nouvelle famille d'oxydes supraconducteurs

Spécialité : PHYSIQUE / Physique de la matière condensée

Contact : Moussy J.-B./Colson Dorothee,
e-Mail : jean-baptiste.moussy@cea.fr / dorothee.colson@cea.fr ,   Tel : +33 1 69 08 72 17/ 73 14
Laboratoire : /

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-4 mois
Date limite de constitution de dossier : 30/04/2020

Résumé :
Nous vous proposons de synthétiser et d'étudier les propriétés structurales et physiques de films minces du nouveau supraconducteur en couche infinie, le nickelate Nd0.8Sr0.2NiO2 [1]. La découverte de cette phase supraconductrice (à environ 10-15 K) devrait permettre de progresser dans la compréhension des mécanismes impliqués dans la supraconductivité à haute température critique.
[1] D. Li et al. Nature. 572, 624 (2019)

Sujet détaillé :
Description scientifique :
La découverte de la supraconductivité à haute température critique (Tc) dans les cuprates [1] a motivé l'étude des oxydes de structure cristalline et électronique similaire dans le but de trouver des supraconducteurs supplémentaires et de comprendre les origines de cette supraconductivité non conventionnelle. Les exemples isostructuraux incluent le ruthénate supraconducteur Sr2RuO4 ou l'iridate Sr2IrO4 dopé aux électrons même si un état de résistance nulle n'a pas encore été observé dans ce dernier composé [2]. Récemment, la supraconductivité de la couche infinie Nd0.8Sr0.2NiO2 nickelate [3] a également été observée en utilisant une réduction topotactique en chimie douce de la phase précurseur de la perovskite. La découverte de cette phase supraconductrice (à Tc~10-15 K)
10-15 K) devrait permettre de progresser dans la compréhension des mécanismes impliqués dans les supraconducteurs à haute température critique.
Au cours de ce stage, l'étudiant réalisera la croissance cristalline de couches minces de NdNiO3 (001) pure et (Nd/Sr) substituée sur des substrats monocristallins SrTiO3 (001) par dépôt laser pulsé (PLD). L'étudiant testera ensuite des traitements réducteurs permettant la formation de la phase infinie attendue de la couche. Une attention particulière sera portée aux propriétés structurales et physiques des couches minces d'oxyde par diffraction d'électrons in situ (RHEED), spectroscopie de photoémission (XPS/UPS) ou techniques ex situ comme la microspcopie 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).
Techniques utilisées au cours du stage :
Le dépôt de couches minces s'effectuera par ablation laser pulsé (PLD). Les propriétés structurales et physiques seront étudiées par diffraction d'électrons in situ (RHEED), spectroscopie de photoémission (XPS/UPS) ou par des techniques ex situ telles que la microspcopie en champ proche (AFM), magnétisme (SQUID, VSM). Les propriétés électroniques des échantillons seront étudiées en fonction de la température (résistivité, coefficient de Hall, caractéristiques courant - tension) afin d'analyser le comportement supraconducteur.

Mots clés : Sciences des Matériaux

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