Offre de thèse (H/F) - Capteurs quantiques fondés sur des défauts de spin dans un matériau bidimensionn

Sujet de thèse :
Les capteurs quantiques fondées sur des défauts de spin dans les solides ont déjà démontré un potentiel considérable pour répondre au besoin croissant de capteurs de haute précision, aussi bien pour la recherche fondamentale que pour les applications industrielles. Les méthodes de détection quantique les plus avancées reposent actuellement sur des défauts de spin hébergés dans des matériaux tridimensionnels (3D), mais elles sont confrontées à plusieurs limitations, notamment : (i) une sensibilité limitée résultant de la faible proximité pouvant être atteinte entre le capteur quantique et l’échantillon à sonder, et (ii) l’impossibilité de concevoir des capteurs quantiques ultraminces et flexibles pouvant être facilement transférés sur les échantillons étudiés ou intégrés dans des dispositifs multifonctionnels complexes. L’objectif de ce projet de recherche est de surmonter ces limitations grâce à la conception d’une membrane flexible de détection quantique reposant sur un matériau bidimensionnel (2D) d’épaisseur atomique.

Notre approche consiste à utiliser des défauts de spin optiquement actifs hébergés dans du nitrure de bore hexagonal (hBN) bidimensionnel, un matériau à large bande interdite qui constitue un élément essentiel des hétérostructures de van der Waals. Plus précisément, les travaux porteront sur l’étude des propriétés de spin et des propriétés optiques du défaut lacune de bore (VB) dans le hBN, afin d’évaluer son potentiel pour des applications de détection quantique, avec un accent particulier sur la détection de champs magnétiques. L’objectif de la thèse sera d’analyser les performances de feuillets ultraminces de hBN (jusqu’à la limite de la monocouche) dopés par des centres VB pour l’imagerie quantitative de champs magnétiques à température cryogénique (4 K). Le capteur quantique bidimensionnel sera ensuite intégré dans des hétérostructures de van der Waals afin de sonder in situ les phénomènes physiques se produisant aux interfaces entre des matériaux 2D d’épaisseur atomique assemblés en empilements verticaux, avec un intérêt particulier pour les aimants bidimensionnels et les supraconducteurs bidimensionnels.
Contexte :
La thèse sera effectuée au sein de l'équipe "Solid-state Quantum Technologies" (S2QT - https://solidstatequantumtech-l2c.fr/) du laboratoire Charles Coulomb à Montpellier. L'encadrement du travail doctoral sera réalisé par Vincent Jacques, par le biais de discussions quotidiennes, de réunions hebdomadaires pour évaluer l'avancement scientifique, et de rédaction de rapport intermédiaires.