Doctorant (H/F) Dispositifs spintroniques et optoélectroniques dans des hétérostructures bidimensionnel

Sujet de thèse :
Dispositifs spintroniques et optoélectroniques dans des hétérostructures bidimensionnelles hybrides : du contrôle du spin à l’exploration des régimes collectifs de luminescence

Les matériaux bidimensionnels (2D), en particulier les dichalcogénures de métaux de transition (TMDC) et le nitrure de bore hexagonal (hBN), ont profondément transformé la physique des matériaux et l’optoélectronique depuis leur émergence. Leur épaisseur atomique, leur forte interaction spin-orbite, l’absence de centre d’inversion de symétrie, ainsi que leur compatibilité avec l’empilement en hétérostructures van der Waals en font des plateformes particulièrement attractives pour l’étude de nouvelles propriétés électroniques, optiques et spintroniques.

Ces caractéristiques ont permis l’émergence d’une nouvelle classe de matériaux artificiels aux propriétés modulables, ouvrant la voie à une large gamme d’applications en électronique, en optoélectronique et en information quantique. Parallèlement, l’ingénierie de défauts dans ces matériaux connaît un essor rapide, avec des applications prometteuses dans la détection, la cryptographie quantique et l’optique quantique en général.

Dans ce contexte, le développement de nouveaux dispositifs spintroniques, valléetroniques (utilisant le spin ou la vallée comme degré de liberté pour transporter l’information) et optiques basés sur des structures 2D repose sur trois axes principaux :
(i) une compréhension fine des propriétés spin-optoélectroniques intrinsèques des matériaux,
(ii) l’étude des mécanismes d’interaction entre les couches dans des hétérostructures innovantes,
(iii) l’exploration des propriétés photophysiques de défauts individuels et de leur modification lorsqu’ils sont organisés en réseaux denses. Ce dernier aspect, dont l'étude est encore très limitée dans les semiconducteurs, ouvre la possibilité d’observer des phénomènes collectifs exotique tels que la superfluorescence.

Ce projet de thèse vise à contribuer à l’exploration de ces trois axes, en s’appuyant sur l’étude d’hétérostructures avancées composées soit exclusivement de TMDCs, soit de structures hybrides intégrant des couches magnétiques, des molécules chirales ou des pérovskites à chiralité structurale. L’un des objectifs initiaux sera de perfectionner les techniques de fabrication de hétérostructures van der de haute qualité. Ces structures serviront ensuite de base pour l’étude des propriétés électroniques, de spin, et d’interaction lumière-matière. Nous étudierons également, de manière complémentaire, les effets collectifs de type superfluorescence dans des réseaux d’émetteurs optiques (défauts du hBN) à géométrie contrôlée, afin d’évaluer leur potentiel pour le contrôle cohérent de l’émission lumineuse.

L’ensemble de ces investigations s’appuiera sur des techniques avancées de spectroscopie optique, incluant des approches multidimensionnelles (résolues en espace, énergie, polarisation,
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