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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Etude de microstructures de composites multiferroïques artificiels MFe2O4/BaTiO3 (M=Co, Ni, Mn)

Spécialité : PHYSIQUE / Physique des matériaux

Contact : BARBIER Antoine,
e-Mail : antoine.barbier@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 39 23
Laboratoire : SPEC/LNO

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-4 mois
Date limite de constitution de dossier : 01/04/2019

Résumé :
L'objectif de ce stage est d’étudier des inclusions de ferrite (MFe2O4, M=Co ,Ni ,Mn) ferrimagnétique dans une matrice ferroélectrique de BaTiO3. Nous nous appuierons sur l'expertise acquise ces dernières années au laboratoire CEA/SPEC dans la réalisation par épitaxie par jets moléculaires de couches minces de ces composés. L’étude sera réalisée par des méthodes de pointe accessibles en rayonnement synchrotron à synchrotron-SOLEIL.

Sujet détaillé :
Le couplage magnéto-électrique entre des oxydes ferroélectriques et ferro-, ferri ou antiferro- magnétiques suscite un vif intérêt dans le domaine des applications liées à la spintronique et à la conversion d’énergie. La maitrise de ce type d’oxydes sous forme de nanostructures encapsulées est aujourd’hui particulièrement intéressante. Dans ces systèmes il y a une forte interdépendance des paramètres magnétiques, ferroélectriques et structuraux. Une étude pertinente doit donc aborder l’ensemble de ces aspects.

Le BaTiO3 est l’un des matériaux ferroélectriques de référence et appartient à la famille des oxydes de structure pérovskite. Les ferrites ont de nombreux atouts comme des températures de Curie élevées et une excellente stabilité chimique. L’inclusion de microstructures de ferrites dans un film de BaTiO3 est un système très bien adapté à la compréhension des mécanismes sous-tendant les propriétés multiferroïques.
La croissance en films minces de ces matériaux est déjà maitrisée au laboratoire CEA/SPEC. Les dépôts sont réalisés par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma d’oxygène atomique. Dans le cadre du stage proposé une initiation aux techniques de dépôts ultra-vide autour de ces matériaux sera considérée. Les échantillons de ferrite encapsulés seront étudiés ensuite sur les lignes de lumière DIFFFABS, DEIMOS et HERMES du synchrotron SOLEIL pour déterminer les propriétés cristallines, la cartographie chimique ainsi que l’ordre magnétique et ferroélectrique.
Les couches élaborées durant ce stage s’inscrivent dans le cadre de recherches à long terme. Ce sujet pourra être prolongé par une thèse. Le stage, tout comme le sujet de thèse pourront donner lieu à un co-encadrement. L’étudiant(e) sera administrativement rattaché au synchrotron-SOLEIL et sera associé au laboratoire CEA/SPEC.

Contacts : MOCUTA Cristian, +33 1 69 35 81 20, mocuta@synchrotron-soleil.fr; OHRESSER Philippe, +33 1 69 35 96 82, philippe.ohresser@synchrotron-soleil.fr; BARBIER Antoine, +33 1 69 08 39 23, antoine.barbier@cea.fr
Techniques utilisées au cours du stage :
Le (la) candidat(e) abordera les techniques d’ultra-vide associées à la croissance par épitaxie par jets moléculaires ainsi qu’une première approche d’études menées sur grands instruments. On utilisera la diffraction des électrons rapides (RHEED), la spectroscopie d’électrons Auger (AES), la photoémission des niveaux de coeur (XPS), la microscopie en champ proche (PFM), la microscopie électronique de basse énergie (LEEM), la diffraction des rayons X sur la ligne DIFFABS et éventuellement la spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) et la spectro-microscopie X-PEEM au synchrotron SOLEIL sur les lignes DEIMOS et HERMES.

Mots clés : Oxydes, multiferroïque, épitaxie par jets moléculaires, synchrotron

Lien vers le laboratoire
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