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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Exploration de la physique des réseaux Kagomé métalliques corrélés.

Spécialité : PHYSIQUE / Physique de la matière condensée

Contact : COLSON Dorothee,
e-Mail : dorothee.colson@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 73 14/93 01
Laboratoire : SPEC/LNO

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 19/05/2022

Résumé :
Nous proposons l'étude de systèmes contenant des plans de structure Kagomé de métaux de transition (Fe, Co, Rh...), qui réunissent intrinsèquement de fortes corrélations et des structures de bandes topologiquement non triviales. Un exemple est le semi-métal de Weyl magnétique Co3Sn2S2, qui présente un effet Hall anormal record, mais où la force et le rôle de la corrélation dans ces systèmes sont encore largement inconnus.

Sujet détaillé :
Les fortes corrélations électroniques donnent lieu à des formes exotiques d'arrangements électroniques, comme la supraconductivité à haute température ou la magnétorésistance colossale. Parallèlement, la physique de l'état solide a été récemment secouée par la découverte de matériaux topologiques, où des fermions exotiques, tels que les fermions de Dirac ou de Weyl, ont été découverts. Les deux propriétés sont activement étudiées, mais elles coexistent rarement dans les mêmes matériaux. La plupart des matériaux topologiques connus aujourd'hui sont des semi-conducteurs faiblement corrélés, qui sont plutôt bien décrits par la théorie des bandes, contrairement aux systèmes corrélés. Trouver des propriétés similaires dans des systèmes corrélés pourrait ajouter de nouvelles dimensions au problème. Le magnétisme est par exemple courant dans les métaux de transition corrélés, donnant lieu à de nouvelles propriétés topologiques.

Nous proposons l'étude de systèmes contenant des plans Kagomé de métaux de transition (Fe, Co, Rh...), qui réunissent intrinsèquement de fortes corrélations et des structures de bandes topologiquement non triviales. Un exemple est le semi-métal de Weyl magnétique Co3Sn2S2, qui présente un effet Hall anormal record, mais où la force et le rôle de la corrélation dans ces systèmes sont encore largement méconnus.

L'étudiant synthétisera et caractérisera des monocristaux du composé pur et étudiera les modifications de ses propriétés par substitution chimique (Fe,Ni,Rh...).

Une attention particulière sera portée aux propriétés structurales et physiques des cristaux en utilisant des mesures de diffraction des rayons X (poudre et monocristal) et de magnétisme (Squid, VSM). Nous réaliserons ensuite des expériences de photoémission résolue en angle au synchrotron SOLEIL pour étudier sa structure de bande électronique et vérifier la présence de propriétés topologiques et/ou corrélées.
Techniques utilisées au cours du stage :
Croissance cristalline, analyse EDS, diffraction des rayons X, mesures magnétiques, photoémission résolue en angle.

Mots clés : Sciences des Matériaux , mots clés: Corrélations électroniques fortes, propriétés topologiques, croissance de cristaux, diffract

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