Doctorant (H/F) : Conductivité thermique de membranes ferroélectriques autoportantes

Sujet de thèse :
La mise au point de commutateurs de conductivité thermique pour contrôler les flux de chaleur améliorerait considérablement l'efficacité des systèmes de réfrigération solide et pourrait être utilisée pour de nouvelles stratégies de calcul informatique. Récemment, un mécanisme original basé sur l'interaction entre les phonons et les parois de domaine dans des matériaux ferroélectriques a été proposé pour développer des commutateurs de conductivité thermiques compacts et efficaces sur une large gamme de température. Les premiers résultats sur les matériaux massifs [1] et les films minces sont prometteurs [2], mais atteindre des performances plus élevées nécessite une densité plus élevée de parois de domaines et l'absence de substrats qui peuvent court-circuiter le flux de chaleur.

Les membranes autoportantes sont des candidates idéales. La réduction de l'épaisseur des membranes et la modification des conditions aux limites mécaniques devraient avoir un effet marqué sur la structure en domaines ferroélectriques. Typiquement, nous nous attendons à ce que la taille des domaines ferroélectriques diminue avec la diminution de l'épaisseur. Pour cette thèse de doctorat, nous étudierons des membranes autoportantes ferroélectriques (par exemple BaTiO3), où nous voulons contrôler la topologie et la taille des domaines. Ces matériaux seront étudiés en tant que membranes autoportantes avec différentes épaisseurs et compositions.

Le doctorant ou la doctorante participera à la synthèse des échantillons et la fabrication des membranes et leur caractérisation. Il·elle apprendra à caractériser les membranes à l'aide de la spectroscopie Raman, de la microscopie à force atomique et de la thermoréflectance en fonction de la température. Ils·elles acquerront des connaissances sur la préparation d'échantillons, les techniques de caractérisation optique et de surface, et l'analyse de données statistiques.

Le candidat ou la candidate doit être titulaire d'un master en physique, chimie ou sciences des matériaux. Ils·elles doivent être motivés et dynamiques avec de fortes capacités pour le travail expérimental, une bonne maîtrise de la langue anglaise est requise tant à l'écrit qu'à l'oral (minimum niveau B2). Une expérience de stage dans un laboratoire de recherche sera appréciée. Une expérience dans les matériaux 2D et/ou les matériaux ferroélectriques serait un plus.

[1] P. Limelette, … G. F. Nataf, Influence of ferroelastic domain walls on thermal conductivity, Phys. Rev. B 108, 144104 (2023). [2] L. Féger … G. F. Nataf, Lead-Free Room-Temperature Ferroelectric Thermal Conductivity Switch Using Anisotropies in Thermal Conductivities, Phys. Rev. Mater. 8, 094403 (2024).
Contexte :
Le doctorant ou la doctorante travaillera au sein du laboratoire GREMAN (UMR CNRS 7347), qui dispose d'une forte expertise dans les oxydes ferroélectriques (de leur croissance à leur intégration dans des disposit
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