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Les sujets de thèses

31 sujets INAC

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• Physique du solide, surfaces et interfaces

Approches quantiques pour l'exploration de surfaces d'Énergie Potentielle

SL-DSM-14-0080

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Simulation Atomistique (L_Sim)

Grenoble

Personne à contacter :

Luigi GENOVESE

CEA
DSM/INAC/SP2M/L_Sim

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Luigi GENOVESE

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04 38 78 07 45

Directeur de thèse :

Pascal POCHET

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04 38 78 28 60

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/Qui/PPochet

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/Qui/

Phenomena like activation, growth, chemical reactions and catalysis are often investigated by exploring the Potential Energy Surface (PES) of the precursors.

The basic idea guiding the chemical intuition of theorists and experimentalists is that every configuration of atomic nuclei is associated with a single electronic energy. Born-Oppenheimer approximation implies instantaneous adjustment of the electrons to any change in the nuclear configuration.

For these reasons, lot of efforts have been done in the recent years to optimize explorations of the Potential Energy Surface (PES) of systems at the atomic scale. Basically, PES is explored for two reasons: finding stable structures and transition states.



In this project, the problematic of theoretical investigation of elementary mechanisms involved in growth, diffusion, catalysis or chemical reaction is addressed. The key point is the building of a new formalism, based on elements of Conceptual Density Functional Theory, which is potentially capable to eliminate most of the bottlenecks shown by state-of-the-art methods, which limit the size of systems investigated to less then one hundred atoms.
Base mixtes utilisant les ondelettes pour les calculs de structure électronique

SL-DSM-14-0082

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Simulation Atomistique (L_Sim)

Grenoble

Personne à contacter :

Luigi GENOVESE

CEA
DSM/INAC/SP2M/L_Sim

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Luigi GENOVESE

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04 38 78 07 45

Directeur de thèse :

Thierry DEUTSCH

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

0438780745

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/Qui/TDeutsch

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim

Voir aussi : http://bigdft.org

Le formalisme de Kohn-Sham dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) est la méthode de calculs de structures électroniques la plus largement utilisée pour les propriétés des systèmes atomiques. De nombreux codes de DFT ont été développés ces dernières années et l'utilisation des calculs DFT est ainsi devenu incontournable. Ses domaines d'application comprennent la physique de l'état solide, la chimie, la science des matériaux, la biologie et la géologie.

L'objectif de cette thèse est d'explorer les avantages potentiels d'un nouveau formalisme, mêlant les avantages des bases gaussiennes largement utilisées en chimie avec une base d'ondelettes de Daubechies avec l'expérience accumulée via le projet BigDFT. Il sera alors possible d'aborder l'étude de grands systèmes complexes dans des environnements variés avec la précision tout électron ou bien de pouvoir moduler la qualité des calculs en fonction de la physique recherchée.
Caractérisation de la dynamique de l’aimantation induite par le couple de spin-orbite dans des jonctions tunnel magnétiques à trois terminaux

SL-DSM-14-0366

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Olivier BOULLE

CNRS
DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Olivier BOULLE

CNRS - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 78 21 56

Directeur de thèse :

Gilles GAUDIN

CNRS - INAC/SPINTEC

04 38 78 23 84

La consommation statique et dynamique croissante dans les mémoires DRAM et SRAM pose des difficultés de plus en plus insurmontables à mesure que la taille des transistors diminue. Nous avons récemment proposé un nouveau concept de mémoires magnétiques non-volatiles, dénommées SOT-RAM qui apparaît comme une alternative sérieuse aux DRAM et SRAM L’écriture du bit est basée sur la découverte qu’un courant s’écoulant dans un métal lourd, tel que Pt ou Ta en contact avec une couche magnétique, peut exercer un couple dit de « spin-orbite » sur l’aimantation et renverser sa direction. Nous avons récemment fabriqué une cellule élémentaire de SOT-RAM composé d'une jonction tunnel magnétique à aimantation perpendiculaire et démontrer les fonctionnalités élémentaires de lecture et d’écriture. L’objectif de cette thèse sera de caractériser la dynamique de retournement de l’aimantation induite par des impulsions de courant à des échelles de temps ns et d'évaluer différentes stratégies pour diminuer les courants critiques en tirant partie de la géométrie jonction tunnel. Cette thèse expérimentale se basera sur des mesures de magnéto-transport haute fréquence qui seront comparées à des simulations numériques pour expliquer les résultats expérimentaux.
Compréhension et optimisation des couples de spin orbite dans des multicouches magnétiques

SL-DSM-14-0373

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Ioan Mihai MIRON

CNRS
INAC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Ioan Mihai MIRON

CNRS - INAC/SPINTEC

04 38 78 02 79

Directeur de thèse :

Gilles GAUDIN

CNRS - INAC/SPINTEC

04 38 78 23 84

Le contrôle de l’aimantation aux échelles nanométriques par injection d’un courant électrique (STT) a donné naissance à de nouvelles mémoires magnétiques, les STT-MRAM. Celles-ci excitent actuellement tous les acteurs majeurs des semi-conducteurs et mémoires car non volatiles, « scalable » et présentant des vitesses de lecture rapide.

L’injection de fortes densités de courant à travers leur brique élémentaire, la jonction tunnel magnétique (JTM) pour écrire l’information, limite néanmoins leur longévité. SPINTEC a mis en évidence une nouvelle technique de contrôle de l’aimantation au moyen d’un courant injecté non plus au travers de la JTM mais dans le plan des couches par l’effet dit de couple de spin orbite (SOT). Cette technique permet des temps de commutation très rapides et une endurance a priori infinie.

L’objectif de cette thèse est de comprendre l’origine physique de ces SOT et d’optimiser les dispositifs. Cette thèse expérimentale inclura d’une part un travail de croissance des multicouches magnétiques par pulvérisation cathodique et leur caractérisation, d’autre part la caractérisation des couples de spin-orbite et de renversement de l’aimantation induit par le courant par des mesures de magnéto-transport.

Contrôle électrique de l'aimantation dans des dispositifs pour la spintronique

SL-DSM-14-0377

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Hélène Béa

UJF
INAC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Hélène Béa

UJF - INAC/SPINTEC

04 38 78 08 46

Directeur de thèse :

Claire BARADUC

CEA - DSM/INAC/SPINTEC

04 38 78 42 35

Dans le cadre de l’électronique de spin, il a récemment été découvert que le paysage de potentiel dans lequel évolue l’aimantation d’une couche magnétique peut être modulé par l’application d’un champ électrique. Ce contrôle par champ électrique ouvre la voie à de nouveaux dispositifs basse consommation, en particulier pour les mémoires magnétiques rapides. L’écriture de ces dispositifs se fait actuellement par champ magnétique ou bien par couple de transfert de spin, ce qui nécessite l’application de forts courants dans les jonctions tunnel magnétiques, briques de base de ces dispositifs.



Une assistance par champ électrique est en cours de développement au laboratoire, permettant de réduire fortement ces courants d’écriture. Cependant, cette assistance électrique étant basée sur des variations d’anisotropie magnétique, elle est très fortement dépendante de la température. Un dispositif fonctionnant à température ambiante, peut par exemple perdre sa fonctionnalité si la température augmente de 20°C.



L’objet de cette thèse est donc l’étude en température de l’assistance électrique de l’écriture d’une jonction tunnel magnétique type et l’optimisation de la structure afin d’élargir le fonctionnement du dispositif sur la gamme de température requise par l’application.



Pendant cette thèse, l’étudiant(e) réalisera au laboratoire en salle blanche la nanofabrication des jonctions tunnel magnétiques. L’étudiant(e) procèdera ensuite à l’étude à température ambiante et en température de l’assistance électrique au retournement de l’aimantation dans ces jonctions tunnel. Il(elle) effectuera ensuite l’optimisation des structures pour élargir la gamme de température de fonctionnement du dispositif et l’ajuster à la gamme requise pour les applications.

Conversion des courants de spin et des courants de charge dans des heterostructures magnétiques

SL-DSM-14-0372

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Ursula Ebels

CEA
DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Ursula Ebels

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 53 44

Directeur de thèse :

Ursula Ebels

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 53 44

Voir aussi : www.spintec.fr

Emerging phenomena in spin electronics enable the creation of pure spin current, unaccompanied by charge current, in highly device-relevant contexts. Pure spin currents can be created at room temperature, over nearly macroscopic areas, and in metallic heterostructures integrable on Si platforms or magnetic information storage devices. Combined with ferromagnetic resonance (FMR) in metallic heterostructures, pure spin currents offer new possibilities for RF signal processing in new magnetic devices. The purpose of this project is to investigate the dynamic (AC) inverse spin Hall effect, a GHz conversion of pure spin current to charge current, which is predicted to be almost two orders of magnitude larger than the static (DC) complement, scalable to medium-sized devices. Collaborations are planned with the ESRF to measure closely related dynamic magnetic quantities (spin accumulation) using ultrafast time-resolved XMCD. The project is a close collaboration with the group of W.E. Bailey, Columbia University, New York, NY, USA; personnel and sample exchanges are planned between the two institutions.
Croissance confinée haute densité de nanofils structurés de Silicium (et/ou Germanium) et réalisation de dispositifs bas coût pour la thermoélectricité

SL-DSM-14-0454

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SINAPS)

Grenoble

Personne à contacter :

Denis BUTTARD

CEA
DSM/INAC/SP2M/SINAPS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Denis BUTTARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

06 84 81 64 44

Directeur de thèse :

Denis BUTTARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

06 84 81 64 44

Au cours de cette thèse, nous réaliserons des dispositifs fonctionnels innovants en lien avec le domaine de l’énergie tel que la thermoélectricité à base de nano-fils structurés de silicium (ou germanium) haute densité crus par voie catalytique sur substrat de silicium. Une thèse se termine actuellement sur l’aspect photovoltaïque avec des fils purement cylindriques, ce qui nous permet de maîtriser tous les procédés de fabrication. Il faut maintenant aller plus loin dans la qualité et la fonctionnalité des dispositifs et l’ouvrir à d’autres domaines. Nous allons adapter les techniques précédemment développées pour effectuer une structuration périodique et pour caractériser la forêt de nanofils. Nous allons profiter de la forte densité de nanofils pour contourner les difficultés expérimentales existantes dans le cas de mesures thermoélectriques de nanofils grâce à l'expertise existante au sein de l'Institut Néel. Toutes les étapes d’élaboration des forêts de nanofils sont disponibles dans nos laboratoires ainsi que les moyens nécessaires à l’étude des propriétés thermoélectriques. Ces informations sont essentielles afin de bien comprendre l’influence des nano-structures sur les propriétés thermoélectriques. Une part importante du travail sera consacrée à l’élaboration des échantillons et à la caractérisation.
Doubles jonctions tunnel magnétiques pour dispositifs spintroniques innovants.

SL-DSM-14-0290

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Mairbek Chshiev

Université Joseph Fourier - Grenoble 1
INAC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Mairbek Chshiev

Université Joseph Fourier - Grenoble 1 - INAC/SPINTEC

0438780280

Directeur de thèse :

Claire BARADUC

CEA - DSM/INAC/SPINTEC

04 38 78 42 35

Voir aussi : www.spintec.fr

Une mémoire magnétique (MRAM) est composée de deux électrodes ferromagnétiques séparées par une barrière tunnel, dont la résistance varie selon que les aimantations des électrodes sont parallèles ou antiparallèles.

La réalisation d'une MRAM « ultime », c'est-à-dire à l’échelle de 20 nm, est un défi scientifique et technologique d’une grande importance pour l’industrie : la réussite des enjeux scientifiques pourrait avoir de grands développements technologiques.

Miniaturiser la MRAM jusqu’à 20nm nécessite d’améliorer ses performances, en termes d’anisotropie et de magnétorésistance. Pour cela, une voie de recherche est de remplacer la barrière de la jonction par deux barrières tunnel enserrant une couche intermédiaire. Ces jonctions à double barrière pourraient permettre en outre de développer une mémoire à basse consommation avec une méthode d’écriture/lecture plus fiable. C’est pourquoi, nous proposons une étude expérimentale de ces systèmes comprenant la microfabrication de ces jonctions et des mesures de conductivité et de bruit électrique, en étroite collaboration avec les théoriciens du laboratoire. L’objectif sera d’approfondir l’influence de la largeur de la couche intermédiaire sur les propriétés du dispositif.
Développement de nez / langues électroniques pour l'analyse des milieux complexes

SL-DSM-14-0179

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Groupe Chimie pour la Reconnaissance et l'Etudes d'Assemblages Biologiques (CREAB)

Grenoble

Personne à contacter :

YANXIA HOU-BROUTIN

CNRS
DSM/INAC/SPrAM

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

YANXIA HOU-BROUTIN

CNRS - DSM/INAC/SPrAM

04 38 78 94 78

Directeur de thèse :

Thierry LIVACHE

CEA - DSM/INAC/SPrAM/CREAB

04 38 78 52 29

Voir aussi : http://inac-i.cea.fr/Pisp/yanxia.hou-broutin/

L’analyse d'un milieu complexe, contenant un grand nombre d'analytes avec des structures diverses, est très demandée dans divers domaines, en particulier le contrôle de la qualité des aliments et boissons, la surveillance de l'environnement, la prévention du crime par la surveillance et la détection des explosifs ou des espèces biologiques dangereuses, ainsi que les diagnostics médicaux. Pour de telles applications, récemment les nez/langues électroniques (eN/eT) ont émergé comme des alternatives prometteuses aux méthodes traditionnelles (par exemple, la chromatographie en phase gazeuse ou en phase liquide), qui sont précises et fiables, mais souvent fastidieuses et laborieuses à effectuer. Les nez/langues électroniques sont inspirés par le système olfactif des mammifères et ils sont construits en utilisant un réseau de capteurs basés sur la réactivité croisée entre les récepteurs et les analytes. L’analyse est ensuite réalisée par un système de reconnaissance de type "pattern recognition".



Bien que les deux dernières décennies ont vu de grands progrès dans le développement de eN / eT, la performance de ces dispositifs est encore loin derrière celle du nez humain. Avec environ 1000 récepteurs olfactifs de gènes différents, le nez humain est capable de reconnaître plus de dix milliers d'odeurs différentes. Alors que les eN/eT existants sont composé, en général, de moins de 50 récepteurs différentiels, ce qui limitait certainement la performance du système. La thèse consistera à développer une nouvelle approche qui simplifie grandement la conception et la production de matériel sensible et permet ainsi une croissance rapide de la diversité des récepteurs différentiels pour améliorer la performance des eN/eT. En combinant à un procédé de détection par imagerie de la résonance de plasmon de surface, les eN/eT développés seront appliqués pour l’analyse des milieux complexes. En plus, l'analyse des résultats, concernant un grand nombre de données à traiter surtout pour la phase d’apprentissage, sera réalisée en étroite collaboration avec le Groupe Théorie du laboratoire SPrAM.

Effet Hall de spin pour l’injection et la détection de spin dans des nanodispositifs spintronique

SL-DSM-14-0235

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Nanostructures et Magnétisme (NM)

Grenoble

Personne à contacter :

Laurent VILA

CEA
DSM/INAC/SP2M/NM

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Laurent VILA

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438780355

Directeur de thèse :

Jean Philippe ATTANE

Universite Joseph Fourier - INAC/SP2M

0438784326

L’avènement de l’électronique de spin, ou spintronique, permet d’imaginer de nombreuses applications tirant parti d’une électronique non plus basée sur la seule charge des porteurs mais également sur leur spin. Ce nouveau degré de liberté offre un moyen supplémentaire de véhiculer une information, et introduit également de nouveaux moyens de manipulation via le recours aux interactions dépendantes du spin. Dans ce contexte, la capacité à injecter et détecter des spins dans des nanostructures est essentielle.



Récemment un nouvel effet Hall triant les porteurs suivant leur état de spin a été observé expérimentalement dans les métaux non magnétiques. Appelé « effet Hall de spin », il a pour origine fondamentale les interactions de type spin-orbite. Ce nouvel effet rend imaginable la possibilité d’injecter et détecter des spins sans avoir nécessairement recours aux matériaux magnétiques et/ou à l’application d’un champ magnétique extérieur, ce qui est à la fois conceptuellement et technologiquement très intéressant.



La mise en évidence des effets dépendants du spin est un projet expérimental ambitieux. Dans des structures latérales il est possible via des mesures dites « non locales » de séparer le courant de charge, ne portant pas d’information de spin, du courant de spin, seul vecteur de cette information. Ces approches permettent notamment d’étudier l’effet Hall de spin. Au cours de cette thèse deux pistes seront poursuivies et comparées afin d'étudier et d'amplifier l'effet Hall de spin : l’introduction d’impuretés à fort couplage spin-orbite dans des matrices conductrices ou bien à leur interface. Finalement nous chercherons à tirer parti des avantages intrinsèques à l’utilisation de l’effet Hall de spin pour l’implémenter dans des dispositifs pour la spintronique.

La thématique proposée se situe en recherche fondamentale avec une ouverture vers la recherche appliquée. La thèse, essentiellement expérimentale, comportera des étapes de fabrication des nanostructures, de caractérisation de l'effet Hall de spin, de processing en salle blanche pour élaborer des dispositifs à transfert de spin, mais aussi de simulation du transport.
Etude par diffusion des neutrons des mécanismes de la supraconductivité non conventionnelle dans CeCoIn5

SL-DSM-14-0245

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Magnétisme et Diffusion Neutronique (MDN)

Grenoble

Personne à contacter :

Stéphane RAYMOND

CEA
DSM/INAC/SPSMS/MDN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Stéphane RAYMOND

CEA - DSM/INAC/SPSMS/MDN

0438783738

Directeur de thèse :

Stéphane RAYMOND

CEA - DSM/INAC/SPSMS/MDN

0438783738

Dans les supraconducteurs classiques, le mécanisme d'appariement des électrons en paires de Cooper est lié aux vibrations de réseau (phonons). La température de transition est intrinsèquement limitée par ce mécanisme. Depuis plusieurs décennies, la découverte continue de plusieurs familles de supraconducteurs pour lesquels l’appariement serait lié aux fluctuations magnétiques a ouvert la voie à de nouvelles études en évolution constante. Le sujet de thèse s’intéresse à la compréhension des mécanismes de cette supraconductivité non-conventionnelle. Pour ce faire, les études seront réalisées sur le composé CeCoIn5 où les effets coopératifs entre magnétisme et supraconductivité sont à leur paroxysme. La diffusion inélastique des neutrons permet de sonder le spectre des excitations magnétiques d’un système et en particulier un nouveau mode appelé résonance de spin est spécifique aux supraconducteurs non-conventionnels. Le but de cette thèse est la compréhension de cette résonance dans CeCoIn5 en changeant les caractéristiques de la supraconductivité à l’aide d’un champ magnétique ou par substitution chimique.
Etude à l'échelle atomique de graphène et de matériaux 2D par microscopie électronique avancée

SL-DSM-14-0351

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA)

Grenoble

Personne à contacter :

Hanako OKUNO

CEA
DSM/INAC/SP2M/LEMMA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Hanako OKUNO

CEA - DSM/INAC/SP2M/LEMMA

04 38 78 20 73

Directeur de thèse :

Pascal POCHET

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04 38 78 28 60

Voir aussi : http://www.minatec.org/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/

Le graphène et les matériaux 2D, du fait de leurs propriétés uniques, présentent un fort intérêt pour des applications nano-electroniques et opto-electroniques. La structure atomique de ces matériaux 2D influent fortement leurs propriétés, par exemple, le dopage et la présence des défauts peuvent modifier leur structure électronique. Ainsi l’analyse et la maîtrise de leur structure à l’échelle atomique sont indispensables à la fois pour comprendre la physique fondamentale de ces matériaux et pour les introduire dans de nouveaux dispositifs.

Le sujet proposé consiste à étudier les différents aspects fondamentaux de leur structure à partir des analyses par microscopie électronique en transmission (TEM). La structure des défauts dans le graphène et leur évolution seront étudiés par TEM et comparés aux calculs théoriques. De plus la microscopie en mode balayage couplée à la spectroscopie (STEM/EELS) permettra de visualiser et d’analyser la nature chimique des différents atomes de dopants afin de comprendre leurs interactions avec la surface du graphène.

Au sein de l’institut INAC, le candidat travaillera dans le laboratoire de microscopie (SP2M/LEMMA) avec une forte collaboration avec l’équipe théorique (L_sim). Il sera amené à développer des techniques et des méthodologies de microscopie adaptées à ces matériaux. Il utilisera la dernière génération de microscopes de la plateforme de nanocaracterisation de Minatec au CEA-Grenoble, en particulier le Titan Ultimate optiquement corrigé. Ainsi cette thèse offre l’opportunité d’étudier la physique fondamentale du graphène et des matériaux 2D avec un des équipements de caractérisation le plus adapté.
Etudes des oscillations non-linéaires d’un système magnétique multicouche couplé pour les applications microondes

SL-DSM-14-0367

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Bernard DIENY

CEA
DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Bernard DIENY

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 78 38 70

Directeur de thèse :

Ursula Ebels

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 53 44

Voir aussi : http://www.spintec.fr/

Un des concepts important de la spintronique est le transfert d’un moment magnétique où des électrons de conductions, polarisés en spin, peuvent transférer un moment magnétique à l’aimantation locale d’une couche fine magnétique. Ce transfert de moment magnétique peut induire des oscillations d’aimantation haute fréquence (Gigahertz) et ouvre des nouvelles possibilités pour le développement des oscillateurs hyperfréquence intégrés. SPINTEC développe et étudié l’opération autonome et non-autonome des tels oscillateurs à transfert de spin, d’un point de vue fondamental mais aussi en contexte des applications potentielles. Un point d’intérêt spécifique concerne l’interaction du mode induit par le transfert de spin avec d’autres modes du nanodispositif spintronique pouvant contrôler la réponse dynamique et les performances hyper fréquences.

Les dispositifs spintroniques actuels se composent d’un polariseur (afin de polariser en spin le courant) et d’une couche libre (dont l’aimantation oscille suite au courant polarisé). Des structures innovatives sont proposées, consistant d’une multicouche de plus de couches magnétiques séparées par une couche non-magnétique, chaque couche jouant à la fois le rôle d’un polariseur (pour les couches adjacentes) et pouvant être excitée. Le but sera d’étudier les excitations collectives induites par un courant polarisé en spin, afin de mieux comprendre le rôle des interactions par transfert de spin, des interactions dipolaires et des interactions d’échange sur les spectres d’excitations et les performances hyperfréquences.

Etudes par AFM non contact et microscopie à sonde de Kelvin du photo-dopage du graphène par des assemblages moléculaires et des nanocristaux physisorbés

SL-DSM-14-0335

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Laboratoire d'Electronique Moléculaire, Organique et Hybride (LEMOH)

Grenoble

Personne à contacter :

Benjamin GRÉVIN

CNRS
INAC/SPrAM/LEMOH

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Benjamin GRÉVIN

CNRS - INAC/SPrAM/LEMOH

0438784615

Directeur de thèse :

Benjamin GRÉVIN

CNRS - INAC/SPrAM/LEMOH

0438784615

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=429

Le graphène suscite un formidable intérêt en tant que matériau phare pour de futurs développements technologiques en électronique et optoélectronique. Pour ce travail de Thèse en nanophysique, nous proposons d’étudier comment des molécules pi-conjuguées (semi-conducteurs organiques) ou des nanocristaux inorganiques peuvent être utilisés pour modifier par physisorption les propriétés opto-électroniques du graphène. L’idée de base sera d’utiliser des assemblages moléculaires ou des nanocristaux spécifiquement conçus pour générer des porteurs de charge sous illumination, et par là même modifier la conductance du graphène par transfert de charge ou par effet de dopage électrostatique local. Une importante partie du travail de thèse sera consacrée à étudier la nanostructure et les propriétés électroniques des auto-assemblages moléculaires donneur-accepteur et des réseaux de nanocristaux sur graphène, par microscopie AFM non contact, microscopie à effet tunnel et microscopie à sonde de Kelvin sous ultra-vide. Le doctorant sera également fortement impliqué dans la préparation des substrats de graphène sur silicium. Cette thèse sera menée en étroite collaboration entre l’INAC/SPrAM-LEMOH (réalisation des études de champ proche sous la direction de B. Grévin) et l’institut Néel de Grenoble (préparation des surfaces et dispositifs à base de graphène sous la direction de V. Bouchiat).
Fabrication, observation et manipulation de Skyrmions

SL-DSM-14-0401

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Nanostructures et Magnétisme (NM)

Grenoble

Personne à contacter :

Patrick WARIN

CEA
DSM/INAC/SP2M/NM

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2013

Personne à contacter :

Patrick WARIN

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438785702

Directeur de thèse :

Alain MARTY

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438783366

Les nouvelles technologies numériques sont très avides de capacité de stockage entrainant par la même la recherche de nouvelles solutions de stockage. Une solution proposée il y a quelques années était d’utiliser les parois entre des domaines magnétiques. En effet en les alignant dans un fil et en utilisant l’épaisseur des couches on peut théoriquement réaliser un enregistrement tridimensionnel et donc gagner en surface de stockage.

Pour des questions de robustesse et de résistance aux perturbations extérieures, un nouvel objet à la faveur des physiciens. Il s’agit du skyrmion, un objet observé expérimentalement très récemment à l’interface entre un métal lourd (à fort couplage spin orbite) et un métal ferromagnétique. La difficulté principale est de le voir. Nous explorerons deux voies : la microcopie de Lorentz et le transport électronique.

Nous regarderons deux systèmes. Le premier est volumique et déja connu dans la littérature. Il permettra d'affiner notre système de mesure électronique. Le deuxième est interfaciale. Nous espérons observer dans celui ci des skyrmions à température ambiante.

Injection de porteurs de charge dans les transistors à base de graphène

SL-DSM-14-0458

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Personne à contacter :

Louis JANSEN

CEA
DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Louis JANSEN

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04 38 78 39 02

Directeur de thèse :

Francois LEFLOCH

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

0438784822

The proposed thesis subject is concerned with the experimental investigation of the physical processes that are involved in the charge-carrier injection from a diffusive 3D metal contact to a 2D high-mobility graphene sample. Minimizing the contact resistance in a graphene device, and thus improving the charge carrier injection, is an equally important issue as maximizing carrier mobility for future applications. The unique quantum transport phenomena of graphene and its implications on (high-frequency) applications will be masked by the presence of a contact resistance with the graphene. Opening the possibility to vary the carrier density in graphene by an applied back-gate voltage in a high quality graphene film is the first step towards viable applications.



Graphene transistors will be made from epitaxially grown graphene on SiC where the implantation of a conducting layer in the SiC prior to the growth process will provide a back-gate configuration of the substrate. By means of transport experiments at low temperatures, the interaction between the charge-carrier injection and the ballistic transport in graphene will be investigated experimentally.
Le germanium déformé et dopé n pour l'émission de lumière

SL-DSM-14-0381

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SINAPS)

Grenoble

Personne à contacter :

Vincent CALVO

CEA
DSM/INAC/SP2M/SINAPS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Vincent CALVO

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

0438781809

Directeur de thèse :

Vincent CALVO

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

0438781809

Voir aussi : http://www-drfmc.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=152

Dans le cadre de ce sujet de thèse, nous proposons d’explorer les propriétés optiques de nano et micro objet en germanium et d’évaluer leur potentiel comme brique de base de laser. Il s’agira en premier point d’évaluer l’émission spontanée du matériau en fonction ses propriétés intrinsèques : qualités cristallines, rôle de la surface, impact du dopage de type n,’ Dans un second point, il s’agira d’évaluer le gain optique du germanium en fonction de sa déformation en tension et de son dopage n. Une grande partie du travail sera de trouver les moyens pour tendre le matériau dans la bonne symétrie cristalline. La compréhension des propriétés électroniques et des pertes photoniques dans du germanium contraint sera le point clef dans la perspective de démontrer l’effet laser en cavité. Les expériences menées seront des expériences de spectroscopie optique : photoluminescence, diffusion Raman, gain spectral. Les objets étudiés seront des micro-poutres ou disques de germanium (100), et des nanofils de germanium (111) obtenues par croissance catalysée.
Microcavités Photoniques en suspension colloïdale : Fabrication & Propriétés Optiques

SL-DSM-14-0275

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SINAPS)

Grenoble

Personne à contacter :

Emmanuel PICARD

CEA
DSM/INAC/SP2M/SINAPS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Emmanuel PICARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/SINAPS

04 38 78 90 97

Directeur de thèse :

David PEYRADE

CNRS - LTM

04 38 78 24 53

La lumière dans certaines conditions peut être utilisée pour manipuler des objets de petites tailles (1nm-5µm). Par exemple lorsqu’ils sont dans une solution liquide la force exercée par la lumière (pression de radiation, force de gradient) permet de les immobiliser selon le principe de pince optique. Les microcavités optiques en silicium permettant de réaliser un confinement du champ électromagnétique à l’échelle de la longueur d’onde, elles sont un excellent système d’étude pour démontrer le fonctionnement d’une pince optique sur puce. Le consortium de laboratoires impliqués dans ce projet étudie depuis une dizaine d’années ces microcavités. Nous avons ainsi récemment montré qu’il était possible de piéger, assembler, déplacer des petites particules au-dessus d’une de ces cavités.

Aujourd’hui il serait intéressant de manipuler et positionner de manière déterministe ces microcavités portant la fonction optique. En effet, on pourra alors disposer d’une suspension colloïdale ou chaque particule possède une fonction optique. Pour relever ce défi, nous proposons d’étudier comment les forces hydrodynamiques et/ou diélectrophorétiques permettraient la manipulation déterministe de ces objets.

La thèse proposée dans ce cadre comportera deux parties. La première sera de réaliser les microcavités grâce à un masqueur électronique et les techniques de gravure plasma. La seconde étape sera d’une part de développer un procédé de gravure humique et de récupération en solution des objets réalisés lors de la première étape et d’autre part de stabiliser ces micro-objets dans la suspension liquide (répulsion électrostatique, stérique’). L’utilisation de la CFA (Capillary Force Assembly) sera ensuite mise en ’uvre pour réaliser des assemblages de cavités optiques.

En fonction du degré d’avancement des travaux, la bio-fonctionnalisation des microcavités pourra être abordée à la fin de la thèse, en vue de réaliser un démonstrateur de capteur biologique.
Modélisation physique des dispositifs de nouvelle génération : De l'atome au transistor

SL-DSM-14-0338

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Simulation Atomistique (L_Sim)

Grenoble

Personne à contacter :

Yann Michel NIQUET

CEA
DSM/INAC/SP2M/L_Sim

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Yann Michel NIQUET

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04.38.78.43.22

Directeur de thèse :

Yann Michel NIQUET

CEA - DSM/INAC/SP2M/L_Sim

04.38.78.43.22

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/Qui/YMNiquet/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/L_Sim/

La dimension des transistors sur une "puce" électronique n'a cessé de décroître, passant de 10 micromètres en 1970 à 22 nanomètres aujourd'hui. Elle pourrait même atteindre 10 nm d'ici 2020 ! A cette échelle, la physique des dispositifs devient très riche et complexe. Elle montre des signatures caractéristiques de la mécanique quantique (confinement, effet tunnel...), qu'il s'agit d'exploiter pour concevoir des composants originaux.



Dans ce contexte, la théorie et la modélisation sont amenées à jouer un rôle toujours plus grand dans l'exploration de concepts innovants pour la micro-électronique. L'objectif de cette thèse sera donc de modéliser et de comprendre les propriétés de transport de dispositifs de nouvelle génération, tels que des transistors à base de nanofils de diamètre < 10 nm, ou à base de matériaux originaux (graphène, MoS2). L'approche la plus polyvalente du problème est la méthode des fonctions de Green hors-équilibre. Elle permet de décrire, dans un formalisme quantique, la réponse non-linéaire (à fort champ électrique) des dispositifs à toutes sortes de perturbations telles que la rugosité de surface, les impuretés, ou le couplage avec les phonons (vibrations du réseau atomique). Le candidat utilisera au cours de la thèse un code de fonctions de Green hors-équilibre développé au laboratoire. Ce code, à l'état de l'art, permet de modéliser des systèmes très réalistes avec une précision inégalée, depuis l'échelle atomique jusqu'à l'échelle mésoscopique. Il a reçu en 2012 un prix pour ses performances sur les machines de calcul intensif nationales (http://bull-world.com/v_8mrVJ_fr). Les résultats obtenus permettront de mieux comprendre la physique des dispositifs fabriqués et caractérisés au CEA/LETI et à STMicroelectronics, et de faire des propositions originales pour accompagner leur développement. Le candidat aura également l'opportunité d'interagir avec les partenaires français et européens du CEA dans cette thématique.
Nanoparticules magnétiques pour la destruction de cellules cancéreuses - déclenchement de l'apoptose des cellules cancéreuses

SL-DSM-14-0272

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Hélène JOISTEN

CEA
DRT/DIHS//LCRF

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Hélène JOISTEN

CEA - DRT/DIHS//LCRF

0438784292

Directeur de thèse :

Bernard DIENY

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 78 38 70

Voir aussi : http://www.spintec.fr/spip.php?rubrique107

Cette thèse proposée à SPINTEC est centré sur l'utilisation de nanoparticules magnétiques destinées aux applications biomédicales : l'objectif est la destruction ciblée de cellules cancéreuses, par une technique innovante. Cette approche consiste à déclencher l'apoptose de cellules cancéreuses grâce aux vibrations de nanoparticules magnétiques attachées à leurs membranes. Cette approche est très différente de l'hyperthermie, car elle est basée sur un effet mécanique qui modifie le transport ionique à travers la membrane cellulaire, et non pas sur un chauffage local des cellules. De plus, le phénomène a lieu à relativement faible champ magnétique (~9mT) et basse fréquence (quelques dizaines de Hz) et permet un ciblage précis des cellules cancéreuses.



L'étude menée à SPINTEC sera centrée sur le développement de nanoparticules magnétiques dédiées à cette application biomédicale et élaborées par l’approche top-down de SPINTEC [1-2]. La thèse sera menée en collaboration avec deux autres laboratoires de notre Institut (INAC) pour les aspects biologiques de l'étude : la bio-fonctionalisation des nanoparticules (avec le SPRAM), la culture et le traitement des cellules cancéreuses (avec le SCIB). L’étude sera orientée sur l’effet originellement observé au Laboratoire Argonne en 2010, sur son optimisation et son extension à différents types de cellules cancéreuses, tout en utilisant et optimisant les nanoparticules spécifiques préparées à SPINTEC par la technique ’top-down’. Cette étude multidisciplinaire est basée sur le savoir-faire et la complémentarité de trois équipes : 1) SPINTEC en physique et nanotechnologie, en particulier en matériaux magnétiques nanostructurés, 2) SPrAM en biochimie et fonctionnalisation biochimique des surfaces, 3) SCIB en biologie et ciblage des cellules cancéreuses.

L’étude proposée pour cette thèse est ainsi basée sur la confirmation, l'optimisation, et le développement du phénomène de déclenchement de l'apoptose des cellules cancéreuses par les vibrations basses fréquences de micro/nanoparticules vortex et antiferromagnétiques synthétiques, ainsi que la compréhension des mécanismes d'apoptose induits par cette méthode. L'étude sera menée in-vitro pour le moment mais devrait ensuite être poursuivie in vivo avec l'objectif à long terme d'obtenir un traitement du cancer relativement simple, permettant de soigner les organes profonds aussi bien que superficiels, tout en limitant les effets secondaires.



[1] ’Self-polarization phenomenon and control of dispersion of synthetic antiferromagnetic nanoparticles for biological applications’, Joisten, H., T. Courcier, P. Balint, P. Sabon, J. Faure-Vincent, S. Auffret and B. Dieny, Applied Physics Letters 97 (2010) 253112



[2] ’Comparison of dispersion and actuation properties of vortex and synthetic antiferromagnetic particles for biotechnological applications’, Leulmi, S., H. Joisten, T. Dietsch, C. Iss, M. Morcrette, S. Auffret, P. Sabon and B. Dieny, Applied Physics Letters 103 (2013) 132412
Nanostructures unidimensionnels de silicium-germanium pour la spintronique quantique

SL-DSM-14-0531

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Personne à contacter :

Silvano DE FRANCESCHI

CEA
LATEQS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Silvano DE FRANCESCHI

CEA - LATEQS

04 38 78 54 80

Directeur de thèse :

Silvano DE FRANCESCHI

CEA - LATEQS

04 38 78 54 80

La spintronique quantique est à l’état actuel un domaine de recherche fondamentale, dans le quel une très large variété de phénomènes physiques et de solutions, en terme de matériaux et de principes de fonctionnement, reste à être étudiés. Dans ce contexte, notre équipe est en train d’explorer une approche basée sur des nanostructures de SiGe de type p, dans les quelles le transport électronique s’effectue grâce aux trous dans la bande de valence. Cette solution a un premier avantage d’être compatible avec la technologie silicium. D’autre part, grâce à une interaction hyperfine faible et à un fort couplage spin-orbit, le système SiGe offre en principe la possibilité de réaliser une manipulation très efficace des spins tout en gardant une cohérence quantique suffisamment longue. Les nanostructures de SiGe ont aussi la propriété de se coupler très efficacement à des électrodes métalliques et, en particulier, à des métaux supraconducteurs. Cette possibilité ouvre aussi la voie à la réalisation de dispositifs hybrides semi-conducteur/supraconducteur qui, selon des propositions théoriques récents, pourrait donner accès à la physique des fermions de Majorana. Ce projet de thèse expérimentale vise dans un premier temps à étudier les propriétés électroniques de nanofils de SiGe réalisés par croissance CVD ou pas gravure d'un substrat de silicium-germanium sur isolant (SGOI). En suite, le travail se consacrera au développement de structures hybrides SiGe-supraconducteur et à l'étude de l'effet de proximité supraconducteur dans ces systèmes. En particulier, la possible formation de modes de Majorana sera étudiée.
Optique quantique et non-linéaire dans des microcavités nitrure

SL-DSM-14-0428

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Personne à contacter :

Bruno DAUDIN

CEA
DSM/INAC/SP2M

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Bruno DAUDIN

CEA - DSM/INAC/SP2M

04 38 78 37 50

Directeur de thèse :

Bruno GAYRAL

CEA - DSM/INAC/SP2M

0438782673

Voir aussi : http://neel.cnrs.fr/spip.php?article1366

Voir aussi : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique47

Cette thèse aura pour objet d’étudier par spectroscopie optique (photoluminescence) des microcavités optiques (microdisques et cristaux photoniques) en AlN contenant des émetteurs ultraviolets (boîtes et puits quantiques GaN). L’objectif général de ce travail est de mettre en évidence des phénomènes d’optique quantique, à savoir le régime microlaser ou le couplage fort dans des microcavités nitrures émettant dans l’ultraviolet.

- Pourquoi des semiconducteurs nitrures : ces semiconducteurs sont largement utilisés en optoélectronique (lasers bleus, LEDs). Ils ont par ailleurs des propriétés remarquables (fort confinement dans les puits et boîte quantiques, grande force de liaison excitonique) dont le potentiel en optoélectronique reste à explorer.

- Pourquoi des microcavités nitrures : les microcavités optiques permettent de confiner les photons dans un petit espace (quelques lambda^3) pendant des temps longs. Ceci renforce considérablement l’interaction lumière-matière et permet notamment d’observer des phénomènes d’optique quantique dans des structures semiconductrices.

Le laboratoire NPSC coordonne le projet ANR Quanonic qui porte sur l’étude d’effets quantiques et non-linéaires dans des microcavités nitrures, ce projet débutera en janvier 2014.
Oscillateurs trois terminaux spin orbite

SL-DSM-14-0370

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Olivier KLEIN

CEA
DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Olivier KLEIN

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

0169087540

Directeur de thèse :

Ursula Ebels

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 53 44

Voir aussi : www.spintec.fr

Un des concepts important de la spintronique est le transfert d’un moment magnétique où des électrons de conductions, polarisés en spin, peuvent transférer un moment magnétique à l’aimantation locale d’une couche fine magnétique. Ce transfert de moment magnétique peut induire des oscillations d’aimantation haute fréquence (Gigahertz) et ouvre des nouvelles possibilités pour le développement des oscillateurs hyperfréquence intégrés. SPINTEC développe et étudié l’opération autonome et non-autonome des tels oscillateurs à transfert de spin, d’un point de vue fondamental mais aussi en contexte des applications potentielles.

Les oscillateurs à transfert de spin actuels sont réalisés sur la base d’un dispositif dite à ’deux terminaux’ où le courant d’excitation et de mesure passe perpendiculairement aux couches magnétiques. Le courant nécessaire afin d’induire les oscillations est plus fort que celui de mesure. Ceci peut détériorer le dispositif qui devient très sensible à une opération répétitive. Une telle destruction du dispositif peut être évitée en utilisant un dispositif à « trois terminaux » exploitant des nouveaux concepts de la spintronique appelé les « couples à spin orbite » (spin orbit torque). Le but de la thèse sera de développer de tels dispositifs à trois terminaux et de caractériser leur réponse hyperfréquence.

Puits quantiques c’ur-coquille nitrures pour des applications UV

SL-DSM-14-0389

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Personne à contacter :

Christophe DURAND

UJF
NPSC/Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2014

Personne à contacter :

Christophe DURAND

UJF - NPSC/Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs

04 38 78 19 77

Directeur de thèse :

Joël EYMERY

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

04 38 78 30 15

Notre équipe spécialisé dans la croissance MOCVD (metal-organic chemical vapour deposition) de nanostructures de nitrures a développé une expertise sur la croissance de fils GaN sans catalyseur d’un diamètre 0.5-1µm environ et pouvant atteindre plusieurs dizaines de micromètres. Nous avons montré qu’il était possible d’épitaxier les puits quantiques InGaN/GaN en géometrie c’ur-coquille pour avoir de l’émission lumineuse intense dans le visible. Plusieurs applications ont pu être démontrées avec ce type d’hétérostructures, telles que des diodes électroluminescentes (LED), les photodétecteurs et plus récemment des cellules solaires.



Nous avons récemment démarré un nouvel axe de recherche sur la croissance d’hétérostructures c’ur-coquille pour l’UV (ultra-violet). Dans ce cadre, nous collaborons avec l’équipe de N. Grandjean de l’EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) en Suisse pour développer la croissance de puits atypiques GaN/InAlN. Ce type d'hétérostucture a l’avantage d’avoir quasiment le même paramètre de maille, ce qui permet d’obtenir des puits c’ur-coquille sans défauts sur les fils de GaN. Des propriétés optiques prometteuses ont justement été mesurées sur ce type de puits avec une émission intense UV à 330 nm. D’autres types de puits pourraient être étudiés pour explorer des longueurs d’onde UV plus courtes, tels que AlGaN/InAlN et AlGaN/AlN. Ce projet de thèse a pour ambition d’aller jusqu’à la fabrication de dispositifs dans l’UV. A titre d’exemple, nous pouvons imaginer de concevoir des LED UV à fils, des micro-laser UV, voire des détecteurs inter-sous-bandes.

RENVERSEMENT D'AIMANTATION PAR INJECTION DE COURANT

SL-DSM-14-0237

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Nanostructures et Magnétisme (NM)

Grenoble

Personne à contacter :

Laurent VILA

CEA
DSM/INAC/SP2M/NM

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2012

Personne à contacter :

Laurent VILA

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438780355

Directeur de thèse :

Jean Philippe ATTANE

Universite Joseph Fourier - INAC/SP2M

0438784326

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Pisp/jean-philippe.attane/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/

Voir aussi : http://inac.cea.fr/

Ce projet de recherche concerne de nouvelles méthodes pour modifier l’orientation de l’aimantation en utilisant des courants, qui pourraient être à l’origine de nouvelles générations de dispositifs spintroniques. Il peut être divisé en deux parties. La première est basée sur notre expertise dans l’étude des propriétés magnétiques de couches minces d’alliage FePt à forte anisotropie perpendiculaire. L’idée maîtresse de ce projet est d’utiliser le fort gradient d’aimantation présent dans les parois de nanofils de FePt, pour augmenter l’efficacité du transfert de spin.

La seconde partie concerne la génération, la détection et l’utilisation de purs courants de spin. De tels courants apparaissent lors de l’injection de courant depuis un matériau ferromagnétique vers un métal non magnétique. Ils correspondent au cas où des électrons de spins up et down diffusent dans des directions opposées, sans qu’il y ait de courant de charge. Il est aujourd’hui possible d’envisager le développement d’une électronique de spin sans matériaux ferromagnétiques, les courants de spin pouvant être manipulés dans de simples métaux non ferromagnétiques. Ces courants de spin seront utilisés pour renverser l’aimantation de nanopilliers ou pour contrôler le dépiègeage de parois magnétiques.



Ce projet impliquera le doctorant dans le dépôt des films minces magnétiques, leur lithographie électronique (résolution de 1nm), et la réalisation de mesures de magnétotransport. Les multiples compétences rassemblées au laboratoire permettront de faire évoluer la thèse en tenant compte des aspirations du doctorant.
Réfrigérateur à boîtes quantiques pour des températures électroniques ultra basses

SL-DSM-14-0520

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Personne à contacter :

Silvano DEFRANCESCHI

CEA
DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Silvano DEFRANCESCHI

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04 38785480

Directeur de thèse :

Silvano DEFRANCESCHI

CEA - DSM/INAC/SPSMS/LATEQS

04 38785480

Il a récemment été suggéré que des points quantiques semi-conductrices peuvent servir à la réalisation d’un réfrigérateur électronique pour atteindre des températures inférieures au millikelvin dans un gaz d’électrons bi-dimensionnel confiné à l’intérieur d’une hétéro-structure de GaAs/AlGaAs. Ce projet vise en premier lieu à explorer expérimentalement cette possibilité.

En deuxième lieu, ce projet de recherche se focalisera sur l' étude du couplage électron-phonon et des régimes hors-équilibre caractérisés par des fonctions de distribution non thermiques des électrons.

Le projet s’inscrit dans une collaboration avec l’équipe du Dr. F. Giazotto du laboratoire NEST de l’Ecole Normale Supérieure de Pise.

Pour ce projet le doctorant intégrera une petite équipe au sein de l'INAC. Son travail de recherche aura essentiellement pour ambition de : i) effectuer des mesures électriques à très basse température (jusqu'à 10 mK) et en présence de champs magnétiques (jusqu'à 9 T) sur des échantillons à base de GaAs réalisés au laboratoire NEST; ii) optimiser l'équipement de mesure afin de pouvoir atteindre des températures électroniques de l'ordre d' 1 mK et, possiblement, inférieures; iii) développer des modèles et analyser les données acquises.



Résonance plasmon et développements instrumentaux vers la conception de biopuces et biocapteurs innovants

SL-DSM-14-0385

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires (SPrAM)

Groupe Chimie pour la Reconnaissance et l'Etudes d'Assemblages Biologiques (CREAB)

Grenoble

Personne à contacter :

Loïc LEROY

UJF
Liste des pôles/INAC/SPRAM/CREAB

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2014

Personne à contacter :

Loïc LEROY

UJF - Liste des pôles/INAC/SPRAM/CREAB

0698003170

Directeur de thèse :

Roberto CALEMCZUK

CEA - DSM/INAC/SPrAM/CREAB

0438783616

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=29

Bien que les biopuces ou biocapteurs existent depuis plusieurs décennies et que leurs recours se généralisent, les dispositifs déjà existants sont loin de remplir l’ensemble des besoins en termes d’analyses. Notre équipe de recherche travaille entre autre à la réalisation d’instruments optiques permettant la mise en ’uvre de nouveaux types de biopuces plus sensibles, précises, rapides, résolues ou qui apportent de nouvelles fonctionnalités... Dans ce contexte nous développons au laboratoire, un banc d’imagerie SPR-HR (Surface Plasmon Resonance Haute Résolution). Couplé à un dispositif de chauffage laser localisé, cet appareil ouvre de nombreuses perspectives d’études que nous souhaiterions explorer dans le cadre d’une thèse expérimentale.

Nous utiliserons et développerons cet appareillage dans le domaine des puces à cellules vivantes et dans le domaine des puces à cibles moléculaires (ADN Protéines’). Pour les puces à cellules, l’imagerie SPR résolue doit permettre d’améliorer significativement la sensibilité et la spécificité des biopuces dédiées à la détection des bactéries. Des applications dans le domaine de la santé humaine et de la sécurité alimentaires sont à la clef. Nous exploiterons également les potentialités du chauffage local contrôlé par laser pour étudier la dynamique des phénomènes de reconnaissance moléculaire. En plus de son intérêt théorique, ce développement et susceptible de mener au développement de méthodes analytiques d’une très grande sensibilité et rapidité.



Le (la) candidat(e) devra être particulièrement motivé pour participer à un projet expérimental très pluridisciplinaire en interface avec des chercheurs de spécialités scientifiques différentes.

Résonateurs optiques en forme d'anneau ovoïde pour les microlasers et les commutateurs tout-optiques

SL-DSM-14-0555

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Personne à contacter :

Julien CLAUDON

CEA
DSM/INAC/SP2M/NPSC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Julien CLAUDON

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438784984

Directeur de thèse :

Jean-Michel GERARD

CEA - DSM/INAC/SP2M/NPSC

0438783134

Voir aussi : http://scholar.google.fr/citations?user=HzXue78AAAAJ&hl=fr&oi=ao

Voir aussi : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=1

Depuis la fin des années 80, d’importants efforts ont été consacrés au développement de microcavités optiques capables de confiner la lumière dans toutes les directions de l’espace à l’échelle de la longueur d’onde.

Ce projet vise à développer des résonateurs optiques en anneau de forme ovoïde, préparés par gravure d’un guide d’onde semiconducteur. Contrairement aux cavités à microdisque, ou aux résonateurs à anneau circulaire, dont le diagramme de rayonnement est distribué dans un grand angle solide, on peut en principe obtenir un diagramme d’émission très directionnel pour un anneau ovoïde, via une optimisation de la courbure de l’anneau.

Le doctorant étudiera par photoluminescence des anneaux ovoïdes contenant des boîtes quantiques semiconductrices, employées comme source de lumière intégrée. Cette expérience permettra de sonder les propriétés des modes résonnants de ces anneaux (longueur d’onde, facteur de qualité Q, diagramme de rayonnement) et de comparer ces données aux résultats de simulations numériques. Dans un second temps, ces cavités seront exploitées pour réaliser des microlasers à pompage optique, puis à pompage électrique, ainsi que des interrupteurs optiques ultrarapides.

Systèmes ferromagnétiques/antiferromagnétiques hybrides pour l’optimisation des dispositifs de l’électronique de spin

SL-DSM-14-0052

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Vincent BALTZ

CNRS
DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2013

Personne à contacter :

Vincent BALTZ

CNRS - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 78 03 24

Directeur de thèse :

Bernard DIENY

CEA - DSM/INAC/SPINTEC/SPINTEC

04 38 78 38 70

Voir aussi : www.spintec.fr

La grande majorité des dispositifs fondés sur l’électronique de spin : têtes de lecture d’ordinateurs, mémoires à accès aléatoire magnétique, éléments de logique magnétique, composants radiofréquences s’appuie sur une brique indispensable basée sur les interactions entre matériaux ferromagnétiques et antiferromagnétiques. Elles permettent de piéger l’aimantation de la couche ferromagnétique dans un sens fixé. Cela définit ainsi une référence pour le spin des électrons injectés dans le dispositif pour en déterminer son état de résistance ; état qu’il est par ailleurs possible de piloter. Cette thèse consistera en la fabrication et la caractérisation fine de systèmes ferromagnétiques/antiferromagnétiques hybrides pour l’optimisation des dispositifs de l’électronique de spin. Il s’appuiera sur les nombreux moyens de dépôts et de caractérisations du laboratoire. Un financement industriel est envisageable.
Theorie des phenomenes spintroniques dans des jonctions à base de graphene et materiaux ferroïques

SL-DSM-14-0196

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Spintronique et technologie des composants (SPINTEC)

Laboratoire Spintec

Grenoble

Personne à contacter :

Xavier WAINTAL

CEA
DSM/INAC/SPSMS/GT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2013

Personne à contacter :

Xavier WAINTAL

CEA - DSM/INAC/SPSMS/GT

0438780327

Directeur de thèse :

Mairbek Chshiev

Université Joseph Fourier - Grenoble 1 - INAC/SPINTEC

0438780280

This is an opportunity to prepare your PhD thesis in the field of spintronics within theory group at SPINTEC Laboratory (Joint Research Unit of CEA, CNRS and University Joseph Fourier - Grenoble 1). SPINTEC’s theory group has a broad expertise in a wide range of theoretical methods based on condensed matter theory and computational materials science. This work will be devoted to theory of spintronic phenomena in magnetic nanostructures of two types. First, spin and charge transport in tunnel junctions comprising one or two ferromagnetic electrodes separated by ferromagnetic or ferroelectric insulator will be investigated. Among the problems which will be addressed is interlayer exchange coupling and spin transfer torques. The second part of the thesis will be devoted to graphene spintronics. Namely, spin dependent phenomena in lateral graphene based structures will be studied. This will include magnetic material proximity induced spin polarization in graphene as well as studies of magnetocrystalline anisotropy behavior at graphene|magnetic material interfaces. The PhD will be theoretical in close interactions with experimental and theoretical groups located at Polygone Scientifique of Grenoble and abroad. A wide range of theoretical approaches will be used including non equilibrium Green functions, density functional theory (ab-initio) and tight-biding techniques.
Transition de phase magnétique dans des couches magnétiques ultraminces

SL-DSM-14-0191

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M)

Laboratoire Nanostructures et Magnétisme (NM)

Grenoble

Personne à contacter :

Patrick WARIN

CEA
DSM/INAC/SP2M/NM

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Patrick WARIN

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438785702

Directeur de thèse :

Alain MARTY

CEA - DSM/INAC/SP2M/NM

0438783366

Diminuer l’épaisseur des couches pour tendre vers des films bidimensionnel permet d’observer des phénomènes physiques nouveaux et donne lieu parfois à des applications qui ont révolutionné notre quotidien. Ainsi dans le domaine de l’enregistrement magnétique la découverte de la magnétoresistance géante a bouleversé le monde du stockage de données et permis la miniaturisation des supports.

De plus la diminution de l’épaisseur permet d’utiliser un nouveau moyen d’action sur ces films : le champ électrique. En effet alors il ne pénètre que sur quelques angströms dans les films métalliques.

Dans cette thèse nous nous intéresserons donc à l’évolution d’une transition de phase lorsque le système tend vers la bidimensionnalité. Nous regarderons alors l’effet du champ électrique sur cette transition.

 

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