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Couches Minces & Nanomatériaux
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En octobre 2018 l'équipe CMNM de l'UCCS a obtenu, en tant que partenaire, l'ANR FEOrgSpin portée par
(CNRS - Université de Lorraine) Ce projet a pour but d’élargir les connaissances sur le contrôle ferroélectrique de la polarisation de spin à différentes spinterfaces ferroélectriques organiques/ferromagnétiques et de développer de nouvelles fonctionnalités de dispositifs de spintronique basées sur des ferroélectriques organiques.La "spinterface" est l’interface hybride métal ferromagnétique/organique. Elle peut dissimuler des propriétés filtrantes de spin très efficaces et présente une classe prometteuse de matériaux pour de futurs dispositifs de spintronique.Cependant, la polarisation de spin de la spinterface au niveau de Fermi peut être différente ou même de signe contraire à celle de l’électrode ferromagnétique adjacente. Nos récentes découvertes démontrent que la polarisation de spin à la spinterface polyfluorure vinylidène (PVDF)/Co peut être activement modulée (elle peut même changer de signe) en basculant la polarisation ferroélectrique du PVDF | |
Le projet regroupe les laboratoires :
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Nos recherches reposent sur de nombreuses collaborations, avec notamment, l’Université de Southampton (Angleterrre), l’Université de Saarland (Allemagne), l’Université Tor Vergata de Rome (Italie), l’Université de Kiev (Ukraine), l’Université de Sidi Bel Abbès (Algérie), l’Université de Barcelone (Espagne), le CRISMAT-Caen, l’IEMN-Lille, l’UDSMM-Calais, le LRCS à Amiens, …
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Suite à un projet exploratoire MaProSu (PIR Matériaux), nous avons développé, en couches minces, de nouvelles phases métastables issues de la famille des Ln2Ti2O7 (Ln = Sm, Eu, Gd) à structure pérovskite en feuillets. Le caractère ferroélectrique a été mis en évidence via des mesures PFM. Au travers d’études structurales menées en collaboration avec l’équipe OXIN (P. Roussel) par diffraction de rayons X haute résolution, des relations structure-propriétés ont été établies. Des résultats ont été modélisés par des calculs ab-initio (2 thèses, J. Mater. Chem. 2012, 22, 9806 ; J. Mater. Chem. 2012, 22, 24894 ; Phys. Rev. B 2012, 86, 125136).
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Nous sommes l’un des
pionniers de la caractérisation de couches minces
piézoélectriques/ferroélectriques par PFM
à l’échelle nanométrique. A ce
titre, des études ont été menées sur des îlots
fabriqués par faisceau d’ions focalisés
Ga+ sur des films de PbZr0.4Ti0.6O3
et de La2Ti2O7 (sans plomb) réalisés en
collaboration avec l’IEMN et via l’utilisation de sa plateforme
technologique.
Ces mesures ont permis de mieux comprendre le comportement de la
matière à
l’irradiation dans le cadre de la fabrication de nano-objets
fonctionnels (J. Appl. Phys. 2009, 105, 044101 ; J. Appl. Phys. 2010, 108,
042008 ;
J. Am. Ceram. Soc. To be published). Par ailleurs, des mesures
PFM
réalisées en collaboration avec le laboratoire CRISMAT de Caen sur des hétérostructures multiferroïques de
[(BiFeO3)m/(SrTiO3)n]p
ont démontré le fort potentiel de la contrainte interfaciale au sein
des
superréseaux pour la maîtrise de l’orientation
des domaines ainsi que de leur densité.
Ce résultat est particulièrement intéressant en vue d’applications
basées sur
l’ingénierie des domaines et de
leurs parois (J. Magn. Magn.
Mater. 2009, 321, 1710 ;
Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 022902)
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Nous avons développé
un module singulier de la mesure de la fatigue
électrique à l’échelle nanométrique via la pointe d’un
microscope à force atomique et sans électrode supérieure. Ce
développement a
conduit à la mise en évidence d’une résistance à la fatigue des
propriétés
électromécaniques locales plus importante pour un film ferroélectrique
de
PMN-PT déposé sur une électrode oxyde que pour un film élaboré sur une
électrode métallique. Ces mesures ont permis d’établir le lien entre
l’endurance électrique du film et la nature du matériau constituant
l’électrode
(Thin Solid Films 2011, 520, 591-596) |
Nous avons montré que
l’ajout en faible concentration de nanoparticules
ferroélectriques dans un cristal liquide nématique améliorait de
manière significative les propriétés
électro-optiques de ce dernier (tension de switch, biréfringence). Par ailleurs, le travail effectué dans le
cadre de l’ANR P3N2009 NANODIELLIPSO
a contribué à l’amélioration du logiciel d’ellipsométrie Delta-Psi 2
développé
par Horiba scientific concernant la mesure des propriétés optiques de
nanomatériaux (Review of Scientific Instruments 035103 (2010), J. Appl.
Phys.
074102 (2012), 1 thèse en cours).
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Nom, Prénom |
Type |
Titre de la thèse |
Ferri Anthony |
Thèse
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Caractérisation à l’échelle nanométrique de couches minces ferroélectriques de PMN-PT et de PLZT par microscopie à force piézoélectrique |
Shao ZhenMian |
Thèse
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Les nouveaux systèmes ferroélectriques (La1-xLnx)2Ti2O7 (Ln = Pr, Nd, Sm) : synthèse, caractérisations structurales et mesures électriques sur massifs et couches minces |
ATER |
Investigation des propriétés structurales et électriques locales de couches minces du type Ln2Ti2O7 déposées par voie sol-gel | |
Bruyer Emilie
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Thèse
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Propriétés structurales, électroniques et ferroélectriques de systèmes Ln2Ti2O7 (Ln = lanthanides) et d’hétérostructures SrTiO3/BiFeO3 |
ATER |
Propriétés structurales, électroniques et ferroélectriques d’hétérostructures BiFeO3/SrTiO3 : étude ab-initio | |
Bayart Alexandre
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Thèse
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Croissance et investigations des propriétés électriques et magnétiques locales de nouvelles couches minces et hétérostructures à base de lanthanides |
Nemer Salim
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Post-Doc
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Simulations numériques des propriétés de matériaux magnétiques – Application à l’ellipsométrie |
Detalle Mikaël
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ATER
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Caractérisation de couches minces ferroélectriques et multiferroïques par microscopie à champ proche |