Description du sujet de thèse

BiSb, un isolant topologique pour la spintronique
Les isolants topologiques (TI) appartiennent à une nouvelle classe de matériaux qui sont isolants dans la masse, tout en ayant, intrinsèquement, des états de surface métalliques protégés. Bi1-xSbx est l'un d'entre eux et appartient à la famille topologique 3D Z_2.
La thèse de doctorat portera sur deux sujets
- la conversion du courant de spin en courant de charge. Les états de surface TI présentent cette propriété unique que le spin des porteurs est verrouillé à la quantité de mouvement des porteurs. Par conséquent, un courant de spin circulant dans ces états est converti en courant de charge. Pour produire un courant de spin, nous déposons une couche ferromagnétique sur une fine couche de BiSb. Inversement, un courant de charge dans le TI génère un courant de spin qui exerce un couple sur l'aimantation. L'efficacité de conversion du TI est très élevée par rapport à d'autres matériaux, et c'est donc un matériau très intéressant pour les applications de spintronique. Le BiSb est un système TI modèle pour étudier la conversion du courant de spin en courant de charge dans les états de surface topologiques.
- TI magnétique. Lorsqu'il est dopé avec des impuretés magnétiques, le TI peut devenir ferromagnétique. Cette rupture de symétrie inversée dans le temps ouvre un gap dans les états de surface supérieurs et inférieurs. En raison de leur caractère topologique distinct, un état de bord 2D métallique chiral apparaît, avec une conductance quantifiée : c'est l'effet Hall quantique anormal. Le BiSb ferromagnétique n'a pas encore été démontré et sera étudié.Le premier sujet est déjà bien avancé dans nos équipes, avec des publications clés. L'autre sujet n'en est qu'à ses débuts dans notre groupe.

Contexte de travail

La thèse se déroulera au C2N, laboratoire commun CNRS-Université Paris Saclay, et au Laboratoire Albert Fert, tous deux situés sur le plateau de Palaiseau. Le C2N (400 personnes) est organisé en quatre départements, Matériaux, Photonique, Nanoélectronique et Microsystèmes et Nanobiofluidique. Il héberge la plus grande salle blanche académique de France. Le doctorant travaillera au sein de l'équipe ELPHYSE, dans le département Matériaux.

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.

Contraintes et risques

Le travail sera effectué en partie dans un environnement de salle blanche. Des produits chimiques (principalement des acides) seront utilisés chaque semaine. La manipulation de pièces contaminées par l'arsenic sera également nécessaire. Toutefois, des règles de sécurité strictes seront communiquées et appliquées afin de minimiser les risques.