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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Films minces épitaxiés d’oxynitrures multiferroïques multifonctionnels

Spécialité : PHYSIQUE / Physique de la matière condensée

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 : 0-5 mois
Date limite de constitution de dossier : 01/05/2024

Résumé :
L'objectif de ce stage est d’élaborer des couches minces epitaxiées multiferroïques d’oxynitrures ferrite/pérovskite (CoFe2(OxN1-x)4/N :BaTiO3 par épitaxie par jets moléculaires assistée de plasmas azote et oxygène atomiques : un nouveau matériau magnéto-électrique hybride. On procédera par dopage de films minces dont les conditions de croissance sont déjà maitrisées au laboratoire CEA/SPEC. On étudiera la structure cristalline ainsi que les propriétés ferroélectriques et magnétiques.

Sujet détaillé :
La transition énergétique et les technologies de communication modernes requièrent le développement de nouveaux matériaux dédiés, en particulier, à la production d’énergie propre et/ou permettant des économies d’énergie et de matériaux dans les systèmes électroniques. Dans ce cadre, les oxynitrures constituent une classe de matériaux pertinents. Parmi ceux-ci, les composés hybrides ferroélectriques et ferromagnétiques sont particulièrement bien adaptés pour réaliser des capteurs multifonctionnels. On s’attend à de nouvelles propriétés de transport induites par le dopage par l’azote. La réalisation de films minces monocristallins hybrides d’oxynitrures est cependant délicate et a été peu étudiée à ce jour.
Nous allons explorer la possibilité de moduler les propriétés de couches minces magnétoélectriques laminaires de ferrites de cobalt dopés N (CoFe2(OxN1-x)4, ferrimagnétique) déposées sur du titanate de Baryum dopé azote (N :BaTiO3, ferroélectrique) dont nous maitrisons déjà la croissance par l’adjonction d’un plasma azote durant la croissance. On étudiera l’influence du dopage azote sur les propriétés électroniques, magnétiques et ferroélectriques en fonction de l’épaisseur des couches et des paramètres de croissance. Des données de dichroïsme magnétiques, pour certaines situations, existent déjà et seront exploitées en détail.

Autres chercheurs potentiellement impliqués : Jean-Baptiste Moussy, Pâmella Vasconcelos (DES/ISAS/DRMP/S2CM/LM2T) et Sylvia Matzen (C2N)
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 assistée par plasma d’oxygène et azote. 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), les mesures magnétiques (VSM), la lithographie et les mesures ferroélectriques et la diffraction des rayons X. La modélisation fine de la structure électronique sera abordée pour l’interprétation des données de spectroscopie.

Mots clés : Oxynitrures, épitaxie par jets moléculaires, ferroélectricité, ferrimagnétisme, synchrotron, lithographie

Lien vers le laboratoire
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