Description du sujet de thèse

La mission principale du doctorant ou de la doctorante consistera à synthétiser puis caractériser des films minces de matériaux ferroélectriques par ablation laser pulsé (combinatoire) en variant la composition et les conditions de croissance afin de contrôler la réponse ferroélectrique. La conductivité thermique de ces films sera ensuite mesurée, en collaboration avec un postdoctorant de l’équipe.

Contexte : le développement d’interrupteurs thermiques permettant de contrôler les flux de chaleur [1] permettrait d’améliorer de manière significative l’efficacité des dispositifs thermoélectriques et des systèmes de réfrigération solides. Dans le cadre de ce projet, le doctorant ou la doctorante explorera un mécanisme original basé sur l'interaction entre les phonons et des défauts planaires spontanés dans les matériaux ferroélectriques, pour concevoir des interrupteurs thermiques. Les matériaux ferroélectriques présentent spontanément des régions de polarisation uniforme appelées domaines. Ils sont séparés par des défauts plans appelés parois de domaines [2]. Les polarisations peuvent être commutées, et donc le nombre de domaines et leurs orientations contrôlés, par application d'une tension. Les parois de domaines possèdent des profils de déformation complexes et interagissent avec les phonons comme le font les défauts [3]. Ainsi, lorsque la densité de parois de domaines augmente, le nombre de collisions entre les parois de domaines et les phonons augmente et la conductivité thermique est réduite. Le contrôle de la densité de parois de domaines via l’application d’un champ électrique permettrait donc à terme de développer un interrupteur thermique compact et efficace sur une large gamme de température.

[1] Wong et al. A review of state-of-the-art thermal diodes and their potential applications. Int. J. Heat Mass Transf. 164, 120607 (2021) [2] Nataf et al. Domain-wall engineering and topological defects in ferroelectric and ferroelastic materials. Nat. Rev. Phys. 2, 634–648 (2020) [3] Limelette et al. Influence of ferroelastic domain walls on thermal conductivity. Phys. Rev. B 108, 144104 (2023).

Activités : Le projet se concentrera sur la synthèse par ablation laser pulsé de films minces ferroélectriques. En particulier, le doctorant ou la doctorante utilisera un système d’ablation laser pulsé combinatoire unique en France qui permet de déposer des films présentant des gradients de compositions. Les compositions choisies seront basées sur des dérivés de BaTiO3 et de KNbO3. Les conditions de croissance seront variées : choix du substrat, épaisseur, température, etc. Il ou elle effectuera ensuite l’ensemble des caractérisations structurales et électriques de ces films (diffraction des rayons X, courbes P-E, mesures diélectriques). Enfin, il ou elle participera à la mesure de la conductivité thermique par thermoréflectance, sous champ électrique, en collaboration avec un postdoctorant de l’équipe, afin de démontrer que ces films sont de bons interrupteurs thermiques.

Compétences : Le candidat ou la candidate devra posséder un Master ou diplôme d’ingénieur en Physique, Chimie ou Sciences des Matériaux. Il ou elle devra être motivée et dynamique avec de fortes capacités pour le travail expérimental, une bonne maîtrise de l’anglais (écrit et oral) ainsi que de fortes capacités rédactionnelles. Une expérience de stage en laboratoire de recherche sera appréciée. Une expérience de croissance par ablation laser pulsé et/ou de caractérisation de matériaux ferroélectriques serait un plus.

Contexte de travail

Le doctorant ou la doctorante travaillera au sein du laboratoire GREMAN (UMR CNRS 7347), qui possède une forte expertise sur les oxydes ferroélectriques (de leur croissance à leur intégration dans des dispositifs, en passant par leur caractérisation complète) et sur la mesure et la modélisation du transport thermique. Il ou elle travaillera à Tours et bénéficiera de la plateforme CERTeM (http://certem.univ-tours.fr/). Ce projet s'inscrit dans le cadre de l'ERC Starting Grant "DYNAMHEAT". Dans ce cadre, le doctorant ou la doctorante intègrera une équipe de 2 doctorants et 2 postdoctorants.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Informations complémentaires

Le processus de recrutement par le GREMAN (UMR CNRS 7347) se déroule en 2 étapes.

1) Présélection (date limite de candidature le 31 mai 2024) : le candidat ou la candidate doit transmettre une lettre de motivation (1 page maximum) et un CV détaillé (avec les contacts d'une ou deux références), via le portail de recrutement.

Toutes les candidatures seront examinées et une sélection de candidat-e-s seront invité-e-s à un entretien au GREMAN (ou en ligne) par les encadrants scientifiques (Guillaume Nataf : guillaume.nataf@univ-tours.fr, Jérôme Wolfman : jerome.wolfman@univ-tours.fr et Béatrice Negulescu : beatrice.negulescu@univ-tours.fr).

2) Entretien par les encadrants scientifiques (mai-juin 2024, au GREMAN ou en ligne) : chaque candidat ou candidate disposera de 20 minutes pour présenter son parcours et sa motivation par rapport au projet, suivi de 40 minutes de discussion.