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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Imagerie PEEM des parois de domaines in-situ sous contrainte mécanique

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 : 30/01/2019

Résumé :
L'objectif du stage est d’étudier in-situ le couplage entre les parois de domaines ferroélectriques à la surface de BaTiO3, par imagerie en microscopie d'électrons de photoémission (PEEM).

Sujet détaillé :
Dans sa phase ordonnée, un matériau ferroïque présente localement un ordre selon un des variants de la nouvelle symétrie du système. La multiplicité des variants se traduit par l'apparition d'une structure en domaines (chacun étant ordonné selon un des variants), séparés par des parois (DWs : "domain walls").

L’ingénierie des parois de domaines (DWs : "domain walls") dans les matériaux ferroïques est une domaine de recherche où la paroi est l’élément actif, plutôt que le matériau de volume. Le défi est ici de prédire et de contrôler la fonctionnalité des DW à l’échelle nanométrique [1].
Dans l’oxyde BaTiO3 les domaines ferroélectriques peuvent être orientés à 90° où à 180° l’un par rapport à l’autre. Dans le cas d’une orientation à 90° les parois sont également ferroélastiques, c’est-à-dire, séparant des domaines avec des états de contrainte différents. Cela permet d’envisager un couplage électromécanique entre l’application d’un stress mécanique et la réponse ferroélectrique du matériau.
Notre objectif est d’étudier ce couplage in-situ par l’imagerie en microscopie à électrons en photoémission (PEEM) [2] des DWs à la surface de BaTiO3.
Un système de contrainte mécanique sera utilisé pour appliquer un stress uniforme dans le plan pour contrôler la densité et l’ordonnancement de parois de domaines dans les monocristaux ferroélectriques et ferroélastiques, principalement le BaTiO3.
Le stage impliquera de caractériser les performances en laboratoire du système de contrainte. L’ordonnancement des domaines et des parois de domaines sera imagé par microscopie optique. Ensuite, le système micromécanique de contrainte sera introduit sous vide (10-10mbar) dans le PEEM et des mesures complémentaires seront faites in-situ pour valider le dispositif expérimental.

[1] G. Catalan, J. Seidel, R. Ramesh, Rev. Mod. Phys. 84, 119 (2012)
[2] Full field electron spectromicroscopy applied to ferroelectric materials
N. Barrett, J. E. Rault, J. L. Wang, C. Mathieu, A. Locatelli, T. O. Mentes, M. A. Niño, S. Fusil, M. Bibes, A. Barthélémy, D. Sando, W. Ren, S. Prosandeev, L. Bellaiche, B. Vilquin, A. Petraru, I. P. Krug and C. M. Schneider, J. Appl. Phys. 113, 187217 (2013).
Techniques utilisées au cours du stage :
Microscopie optique Microscopie à électrons en photoémission Diffraction des électrons lents

Mots clés : Photoémission, PEEM, ferroélectrique, surfaces

Lien vers le laboratoire
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