Missions

Notre société actuelle basée sur l'information dépend de plus en plus de la disponibilité d'une communication plus rapide dans des appareils de plus en plus petits. Pour soutenir le progrès technologique, de nouvelles idées fondamentales sont nécessaires. Dans cette optique, la découverte d'une manipulatio de l'aimantation ultrarapide induite par voie optique, il y a plus d'un quart de siècle, a suscité un intérêt considérable [1]. Cependant, la question ouverte du transfert, optiquement induit, du moment angulaire entre différents réservoirs, dans un système magnétique, reste une question ouverte qui intrigue les chercheurs dans leur quête d'une description microscopique de la dynamique ultrarapide de spin [2]. Dans ce contexte, les films minces à base de ferromagnétiques et de métaux lourds (FM-HM) ont été largement utilisés pour étudier la dynamique ultrarapide de l'aimantation en raison de la diversité de leurs propriétés magnétiques. Ces études ont donné lieu à une série de résultats intéressants, qui mettent en avant différentes théories [3-6]. Cependant, ces différents résultats expérimentaux peuvent être imputé à plusieurs biais: les propriétés intrinsèques (anisotropie magnétique, stœchiométrie de l'échantillon), les morphologies des échantillons (qualité de l'interface, cristallinité), ou bien les différentes tecnhiques de sonde. Par conséquent, une compréhension générale de la dynamique de l'aimantation ultrarapide dans ces systèmes importants pour les applications de la spintronique n'a pas encore vu le jour. Afin de parvenir à un consensus sur les mécanismes microscopiques contrôlant la dynamique ultrarapide d'aimantation, l'objectif global de ce poste est de mener une étude systématique des systèmes magnétiques composés de métaux de transition 3d (par exemple Co ou Fe) et de métaux lourds 4d/5d (par exemple Pt ou Pd) pour comprendre les différentes dynamiques d'aimantation observées dans ces systèmes. L'objectif de ce poste de post-doc est de faire progresser notre compréhension de la dynamique de l'aimantation ultrarapide sur trois points : (i) déterminer la contribution et l'importance des différents mécanismes microscopiques intrinsèques, (ii) distinguer comment différentes techniques expérimentales peuvent apporter différents types d'informations et (iii) évaluer l'importance de la structure exacte de l'échantillon.

[1] Beaurepaire, et al, Ultrafast Spin Dynamics in Ferromagnetic Nickel. PRL 76, 4250, 1996
[2] Scheid, et al, Light-induced ultrafast magnetization dynamics in metallic compounds. JMMM 560, 169596 2022
[3]* Hennes, et al, Element-Selective Analysis of Ultrafast Demagnetization in Co/Pt Multilayers Exhibiting Large Perpendicular Magnetic Anisotropy. APL 120, 072408, 2022
[4] Willems, et al, Probing Ultrafast Spin Dynamics with High-Harmonic Magnetic Circular Dichroism Spectroscopy. PRB 92, 220405, 2015
[5] Yamamoto, et al, Element-Selectively Tracking Ultrafast Demagnetization Process in Co/Pt Multilayer Thin Films by the Resonant Magneto-Optical Kerr Effect. APL 116, 172406, 2020
[6] Vaskivskyi, et al, A. Element-Specific Magnetization Dynamics in Co–Pt Alloys Induced by Strong Optical Excitation. J. Phys. Chem. C 125, 11714, 2021

Activités

- fabrication d'échantillons par pulvérisation cathodique
- expérience d'effet Kerr magnéto-optique statique et résolue en temps
- temps de faisceau synchrotron, laser électrons libres ou sur sources de générations d'harmoniques d'ordre élevé
- analyse de données grands instruments (synchrotron, laser électrons libres)
- interprétation physique des résultats obtenus en lien avec la bibliographie
- rédaction d'articles et présentations à des conférences nationales et internationales

Compétences

- une solide expertise en magnétisme ou en expériences résolue en temps dans la matière condensée
- expérience avérée dans la réalisation de travaux de recherche de qualité, avec autonomie et enthousiasme
- excellentes aptitudes à la communication écrite et orale.

Contexte de travail

Notre groupe de recherche (QMAX: Quantum Material and X-rays) fait partie du Laboratoire de Chimie Physique - Matière et Rayonnement (LCPMR), une unité mixte de recherche de Sorbonne Université et du CNRS, située sur le campus Pierre et Marie Curie dans le centre de Paris (5ème arrondissement). Les groupes de recherche du LCPMR sont connus pour leurs expertises dans l'application des techniques avancées de spectroscopie et de diffusion des rayons XUV/X pour l'étude des propriétés électroniques de la matière allant des atomes et molécules à la matière condensée, et de leur dynamique.

Au cours des 15 dernières années, notre équipe QMAX au LCPMR a été à la pointe de la recherche sur la dynamique de l'aimantation ultrarapide à l'aide de sources femtosecondes dans l'ultraviolet extrême (XUV) et les rayons X, apportant une résolution spatiale à l'échelle nanométrique et une sélectivité chimique. Pour ce faire, nous avons développé des expériences spectroscopiques avancées à l'aide de différentes sources HHG et XFEL de pointe et avons obtenu de nombreux résultats novateurs tels que l'observation d'une désaimantation ultrarapide indirecte [7], la mise en évidence d'un profil magnétique en profondeur inhomogène [8,9], la dynamique ultrarapide de l'anisotropie magnétique [10] et l'interaction de la dynamique des charges et des spins [11]. Pour réaliser nos expériences résolues en temps, nous avons développé des collaborations étroites avec le LOA (Laboratoire d'Optique Appliquée, Palaiseau, France) pour toutes les expériences optiques et HHG (High Harmonic Generation) ; les lasers à électrons libres FLASH (Hambourg, Allemagne), FERMI (Trieste, Italie) et European XFEL (Schenefeld, Allemagne) pour les expériences XUV/rayons X. Le post-doctorant bénéficiera de ces collaborations établies pour la réalisation de son projet de recherche. Il/elle fera partie d'une équipe composée d'un chercheur CNRS, 1 assistant professeur, 1 professeur, 1 ingénieur de recherche, 1 ingénieur et 3 doctorants.

[7]* Vodungbo, et al, Indirect Excitation of Ultrafast Demagnetization. Sci. Rep. 6, 18970, 2016
[8]* Jal, et al, Structural dynamics during laser-induced ultrafast demagnetization. PRB 95, 184422, 2017
[9]* Chardonnet, et al, Toward ultrafast magnetic depth profiling using time-resolved x-ray resonant magnetic reflectivity. Struct. Dyn. 8, 0340305, 2021
[10]* Hennes, et al, Laser-induced ultrafast demagnetization and perpendicular magnetic anisotropy reduction in a Co88Tb12 thin film with stripe domains. PRB 102, 174437, 2020
[11]* Hennes, et al, Time-Resolved XUV Absorption Spectroscopy and Magnetic Circular Dichroism at the Ni M2,3-Edges. Applied Science, 11, 325, 2021