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Doctorant H/F - Physique des phases (Nd,Sr)NiO2 par une double approche théorie/expérience (physique de la matière condensée)

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Informations générales

Référence : UMR6508-JULVAR-001
Lieu de travail : CAEN
Date de publication : mardi 12 mai 2020
Nom du responsable scientifique : Julien Varignon / Manuel Bibes / Wilfrid Prellier
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les oxydes de métaux de transition possèdent un vaste éventail de propriétés physiques telles que le ferromagnétisme, la ferroélectricité ou la supraconductivité, coexistant au sein d'un nombre restreint de familles structurales. En particulier, la structure pérovskites ABO3 a suscité le plus d'efforts de la communauté de par sa grande flexibilité structurale, mais aussi car elle est relativement simple à élaborer sous forme de couches minces, qui peuvent ainsi être assemblées en hétérostructures combinant plusieurs matériaux présentant de forts couplages entre eux et des propriétés inédites aux interfaces.

Au-delà des pérovskites au sein desquelles les ions de métaux de transition sont entourés d'une cage octaédrique d'ions oxygènes et organisés en trois dimensions dans la structure, plusieurs types d'oxydes présentent une organisation bidimensionnelle des cations et des oxygènes, et c'est le cas par exemple des composés du type « infinite-layer » de formule ABO2. Ces matériaux constituent la brique de base des cuprates supraconducteurs à haute température critique (SrCuO2)[Nature 351, 549 (1991)], une fois convenablement dopés. Ils restent cependant moins étudiés que les pérovskites.

Très récemment, une nouvelle phase de la famille « infinite-layer » a été identifiée comme un nouveau supraconducteur [Nature 572, 624 (2019)]. Il s'agit du matériau NdNiO2 dopé en Sr. Cette découverte vient couronner dix ans de recherche d'une supraconductivité dans des oxydes à base de Ni [PRL 100, 016404 (2008)] et elle ouvre une nouvelle direction de recherche dans les matériaux quantiques à base d'oxydes.


Le sujet de thèse proposé vise à comprendre la physique des composés (Nd,Sr)NiO2 et l'origine de la phase supraconductrice. Selon les résultats obtenus, d'autres pérovskites, impliquant des matériaux similaires aux nickelates de terre-rare RNiO3 (R=Lu-La, Y) pourront être explorées dans leur phase « infinite layer ». La thèse s'organisera en deux volets. Le premier volet, principal, sera théorique et réalisé principalement au laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux (CRISMAT, W. Prellier, J . Varignon, http://www-crismat.ensicaen.fr). Cette partie sera basée sur des simulations de structure électronique réalisée dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) qui permettront de déterminer les propriétés structurales, magnétiques et électroniques du NdNiO2 dans sa phase massive et sous effets du dopage au strontium. La seconde partie sera expérimentale et sera principalement menée à l'Unité Mixte de Physique CNRS/Thales (UMPHy, M. Bibes, http://oxitronics.cnrs.fr). Cette partie concernera l'élaboration des phases « infinite layer » sous forme de couches minces par la technique d'ablation laser pulsée, suivie d'un recuit ex situ sous atmosphère riche en hydrogène par décomposition de CaH2 dans des ampoules scellées. Les échantillons seront caractérisés en diffraction de rayons X, magnétotransport et spectroscopie de rayons X à l'UMPhy.

Nous recherchons un(e) candidat(e) motivé(e) pour mener à bien ce sujet interdisciplinaire de premier plan et capable de travailler en collaboration avec les différents chercheurs des laboratoires impliqués dans ce projet. Le(a) candidat(e) devra être titulaire d'un Master Recherche en Physique du solide ou Science des matériaux ou être titulaire d'un titre d'ingénieur dans ces domaines. Le candidat devra posséder un fort bagage en physique de la matière condensée et être familier avec les simulations numériques. Des connaissances en résolution du problème électronique (DFT) sont fortement souhaitées, ainsi qu'une familiarité avec l'univers linux. Concernant les activités expérimentales, il serait souhaitable que le(a) candidat(e) possède en outre des connaissances en élaboration de couches et caractérisation structurale.

Contexte de travail

Le(a) candidat(e) effectuera sa thèse en cotutelle au laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux (CRISMAT-CNRS UMR 6508) et à l'Unité Mixte de physique CNRS Thales (UMPhy UMR137) qui sont reconnus internationalement dans le domaine des oxydes. Ce projet s'inscrit dans une collaboration scientifique expérience/simulation existante depuis 5 ans entre les chercheurs impliqués. Le (la) doctorant(e) bénéficiera d'un environnement favorable pour mener à bien ses missions grâce à un accès à de nombreuses techniques et outils sur place. La thèse est supportée par l'appel à projet CNRS 80Prime2020.

Contraintes et risques

Des déplacements entre laboratoires de recherche sont à prévoir.

Informations complémentaires

Merci de fournir CV, Lettre de Motivation avec deux contacts pour recommandation.

La date de recrutement est susceptible d'être reportée à la fin de la période de confinement.

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