Thèse

L’argument majeur pour favoriser le développement de l’électronique de spin ainsi que des matériaux topologiques est la faible puissance dissipée lorsque l’on utilise les degrés de liberté de spin et les configurations transverses de type configuration de Hall. En effet, dans le cas d’une phase topologique, on s’attend à ce que le champ magnétique effectif généré ne dissipe pas. Une telle assertion doit cependant faire l’objet d’une description théorique dans le cadre d’un dispositifs électronique réaliste en régime stationnaire. Le but de la thèse est de déterminer la puissance utile de ces dispositifs, dans un étude à la fois expérimentale et théorique.

Dans ce contexte, la définition de la puissance utile est un problème ouvert. En effet, la thermodynamique de ce type de systèmes hors équilibre met en jeu des effets croisés entre les degrés de liberté des porteurs de charges électriques, ceux du spin de ces porteurs, ainsi que ceux de l’aimantation. Les effets croisés hors équilibre sont décrits de façon très générale par les fameuses relations de réciprocité d’Onsager. Nous avons développé une méthode variationnelle permettant d’établir l’état stationnaire d’une barre de Hall et la puissance dissipée dans un circuit de charge, en fonction de la résistance de charge et de l’angle de Hall. Un résultat inattendu prédit l’existence d’un maximum (« maximum power transfer theorem »). Des mesures préliminaires sur la base de l’effet Hall anomal ont récemment validé la prédiction. Cette confirmation expérimentale nous permet d’établir un projet de thèse qui a pour ambition de reproduire les mesures sur un vaste ensemble de matériaux (métaux, semiconducteurs, oxides) et en particulier des matériaux topologiques magnétiques, dit altermagnétiques.

En outre, une étude en résonance ferromagnétique (dit de pompage de spin) mettra en jeu des effets du type thermoélectriques, dont les propriétés dissipatives, mesurées sur un circuit de charge adjacent, restent à déterminer.