Lieu : 1 avenue Augustin-Fresnel, 91767 Palaiseau, France
Référent : Manuel BIBES, manuel.bibes@cnrs-thales.fr
Contexte
Les ferroélectriques sont des matériaux polaires dont la polarisation commutable peut être utilisée pour stocker des informations non volatiles. Parmi eux, le BaTiO₃ (BTO) se distingue par sa commutation à basse tension et sa grande endurance sous forme de film mince. Il est remarquable que le BTO puisse également devenir conducteur lorsqu’il est dopé avec des électrons, ce qui conduit à une coexistence rare entre ferroélectricité et métallicité. Cette combinaison non conventionnelle soulève des questions clés : comment les distorsions structurelles, la densité des porteurs et le blindage électrostatique interagissent-ils à l’échelle nanométrique ? Comment cet équilibre évolue-t-il avec l’épaisseur du film, le niveau de dopage ou la contrainte épitaxiale ? Au-delà de l’intérêt fondamental, la création d’un canal conducteur 2D – soit un gaz d’électrons bidimensionnel (2DEG), soit un métal polaire légèrement dopé – au sein de la même matrice ferroélectrique offre une nouvelle voie pour atténuer les défauts d’interface qui limitent les
performances des transistors à effet de champ ferroélectriques (FeFET).
Le stage
L’objectif du stage est de développer des films épitaxiaux de BaTiO3 par épitaxie par faisceau moléculaire hybride (MBE), une technique permettant un contrôle à l’échelle atomique et une qualité optimale des matériaux. Le stagiaire devra :
- Apprendre et aider à l’utilisation du système MBE hybride pour déposer des électrodes inférieures en BTO et SrRuO3 ;
- Caractériser les films à l’aide de la diffraction des rayons X, de la microscopie à force atomique, de la microscopie à force piézoélectrique et de mesures électriques ;
- Générer et étudier des couches conductrices ultrafines dans le BTO, soit par dopage contrôlé au La, soit en induisant un 2DEG à la surface ;
- Fabriquer des condensateurs SRO/BTO/SRO et mesurer les propriétés ferroélectriques (tension de commutation, endurance, rétention) ;
- Utiliser des couches conductrices de BTO comme canaux pour les FeFET et analyser leurs caractéristiques de transport.
Ce stage permettra d’acquérir une solide expérience pratique dans le domaine de la croissance des couches minces, de la caractérisation avancée et de la physique des dispositifs . En fonction des progrès réalisés, il pourra déboucher sur une thèse de doctorat axée sur la physique et les applications des oxydes métalliques ferroélectriques.
Environnement de travail
Vous travaillerez au C2N avec Thomas Maroutian pour la croissance des films, et au Laboratoire Albert Fert avec Manuel Bibes pour la caractérisation ferroélectrique et les études de dispositifs.