Effets de proximité entre un matériau 2D et un ferroélectrique

Pour leur épaisseur atomique et leurs propriétés électroniques exceptionnelles, les matériaux 2D comme le graphène ou les dichalcogénures de métaux de transition constituent des matériaux prometteurs pour développer des dispositifs d’électronique ou de spintronique ultra compacts et moins énergivores. Leur nature 2D les rend très sensibles à leur environnement. Cette propriété permet de manipuler leurs propriétés efficacement par des effets de proximité avec d’autres matériaux fonctionnels. En particulier, le champ électrique généré par un film ferroélectrique modifiera de façon profonde les propriétés électroniques du matériau 2D en contact. Nous avons récemment observé un effet géant sur la structure de bandes du diséléniure de tungstène (WSe2), un matériau 2D semiconducteur, en contact avec le BiFeO3, un matériau ferroélectrique. Dans le domaine de la spintronique, la manipulation des propriétés ferromagnétiques ou du couplage spin-orbite représenterait une véritable révolution pour le développement de mémoires magnétiques à très basse consommation. Cette manipulation est quasiment impossible avec les matériaux 3D utilisés aujourd’hui en spintronique mais devient possible dans les matériaux 2D par proximité avec un ferroélectrique. Dans cette thèse, nous allons étudier plus spécifiquement la modification du couplage spin-orbite dans le PtSe2 et des propriétés ferromagnétiques dans les alliages 2D CrxTe2 par proximité avec des matériaux ferroélectriques 3D (BiFeO3 et LiNbO3). Nous élargirons le sujet aux matériaux ferroélectriques 2D et aux matériaux ferromagnétiques 2D semiconducteurs dans lesquels les effets de champ électrique seront exaltés. Pour cela, l’équipe spintronique 2D de Spintec a développé une plateforme de croissance de matériaux 2D sur de grandes surfaces par épitaxie par jets moléculaires ainsi qu’une méthode de transfert de ces couches sur un ferroélectrique. Cette double compétence est unique au monde.

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