Spécialité de M2 : Concepts Fondamentaux de la Physique

Spécialité de M2 : Concepts Fondamentaux de la Physique
Ecole Doctorale de Physique de la Région Parisienne (ED107)
PROPOSITION DE SUJET DE STAGE DE M2 ET/OU DE THESE
(Attention: ne pas dépasser une page)
Nom Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides - IRAMIS / SPEC
Code d'identification CNRS : UMR 8502
Nom du ou des responsables du stage ou thèse : Mougin Alexandra – Michel Viret
e-mail : [email protected] - [email protected] téléphone : 0169156064 - 0169087217
page web: http://www.lps.u-psud.fr/ - http://iramis.cea.fr/spec/
Lieu du stage: LPS- Orsay -CEA-Saclay
Stage uniquement : NON Thèse uniquement: NON
Stage pouvant déboucher sur une thèse : OUI
Financement proposé NON si oui, type de financement :
Couplage avec un composé multiferroïque BiFeO3: contrôle sous champ électrique
Les composés multiferroïques sont des matériaux qui présentent au moins deux des propriétés
suivantes : ferroélasticité, ferroélectricité et ordre magnétique. A température ambiante, le
composé multiferroique BiFeO3 (BFO) est d'une part ferroélectrique et d'autre part présente
un ordre magnétique antiferromagnétique. L’atout intrinsèque des multiferroïques repose sur
l’existence d’un couplage dit magnéto-électrique entre les deux ordres électrique et
magnétique: la polarisation électrique influence l'ordre antiferromagnétique, et
réciproquement. En principe, des mémoires incluant des multiferroiques auraient 4 états: 2
états de polarisation et 2 états d'aimantation. Ce concept reste difficile à mettre en œuvre car
pour la plupart, les matériaux multiferroiques ne présentent pas, ou peu, d’aimantation. Pour
suppléer à l’absence d’aimantation manipulable et en sus du couplage magnéto-électrique
intrinsèque, une approche consiste à exploiter le couplage d'échange qui se développe à
l'interface entre une couche d'un ferromagnétique usuel (FM) et l'ordre antiferromagnétique
(AFM) du composé multiferroique. Ces hétérostructures ferromagnétique/multiferroïque
permettent d’envisager des mémoires ferromagnétiques à deux états, modifiables par
l'application d’un champ électrique, moins consommateur en énergie et plus local qu'un
champ magnétique. Cette approche pourrait également constituer une alternative à l’écriture
de mémoires magnétiques par transfert de spin.
Nous avons montré que, déposée sur un cristal de BFO, une couche ferromagnétique acquiert
une anisotropie facile selon le vecteur de propagation de l’arrangement cycloïdal des
moments antiferromagnétiques du BFO. Cette anisotropie trouve son origine dans le couplage
magnétique direct avec les spins inclinés qui forment la cycloïde. Par ailleurs, nous avons
montré que les renversements de la polarisation électrique induits sous champ électrique
induisent des rotations de la direction d’anisotropie de la couche ferromagnétique, via le
couplage magnéto-électrique qui relie directement les spins antiferromagnétiques à la
polarisation locale dans BFO.
L’objectif de ce stage est la manipulation contrôlée de l’aimantation du ferromagnétique
par un champ électrique. Nous proposons d’apposer des micro-électrodes sur les cristaux
afin de contrôler le renversement de la polarisation électrique dans les 3 dimensions d’espace.
De manière corollaire, le renversement réversible de l’aimantation doit être obtenu dans une
nanostructure magnétique ad-hoc. Avec les mêmes types de structures, nous étudierons la
photo-conductance électrique d’une paroi de domaine ferroélectrique en fonction de son type
(71°, 109° ou 180°). Ces expériences constitueront une première dans un domaine de
recherche très actif.
Indiquez le ou les parcours (ex DEA) qui vous semblent les plus adaptés au sujet :
Physique de la matière condensée : OUI Physique des Liquides OUI
Physique Quantique: OUI Physique Théorique OUI