Thèse "Matériaux quantiques pour une électronique économe en énergie" (H/F)

Sujet de thèse :
CONTEXTE
Le monde dans lequel nous vivons est de plus en plus influencé par l'utilisation massive des technologies de l'information et de la communication (TIC). Cependant, une contrepartie majeure aux progrès extraordinaires des TIC est leur consommation d'énergie, qui représente 10% de l'électricité mondiale en 2021, avec une croissance annuelle de 9%. Ces énormes dépenses énergétiques pourraient être considérablement réduites en changeant l'architecture des ordinateurs actuels, qui fonctionnent selon le paradigme de Von Neumann, vieux de 75 ans, en une architecture basée sur des réseaux neuronaux matériels imitant le cerveau humain potentiellement beaucoup plus économe en énergie. Mais bâtir cette électronique neuromorphique basse consommation demande d’explorer de nouveaux matériaux et de nouvelles propriétés physiques.
Une façon possible de relever ce défi est de se tourner vers les matériaux quantiques, c'est-à-dire des matériaux dont les propriétés résultent de fortes corrélations et/ou de la nature topologique de leurs états électroniques [1,5]. En particulier, les transitions isolant-métal (TMI) existant dans la classe des isolants Mott suscitent actuellement un grand intérêt dans le monde entier, et le terme "Mottronics" a été inventé pour représenter cette nouvelle électronique exploitant de telles transitions de Mott [1,5]. L'équipe de l'IMN a démontré que le champ électrique, un paramètre de contrôle adapté aux applications microélectroniques, offrait un moyen simple de contrôler la TMI dans les isolants de Mott [3, 4, 6, 7]. De plus, nous avons établi et breveté que cette "transition de Mott électrique" peut être utilisée pour implémenter un nouveau type de mémoires non volatiles, et de nouveaux composants pour les réseaux de neurones matériels [7, 8, 9, 10]. Ces études, récompensées par le prix Félix Robin 2023 de la SFP, sont à la base du projet de création de la startup "Mottronix".
Cependant, la découverte de la transition de Mott électrique est encore très récente. Son potentiel d'application et ses performances ultimes, notamment en termes de vitesse de commutation, restent à évaluer. Nos études récentes montrent que la transition électrique de Mott est liée à la création d'électrons chauds [11,12], qui à leur tour entraînent une compression du réseau [13.] Le rôle clé joué par les électrons chauds qui peuvent être générés par laser a amené à une collaboration avec l'Institut de Physique de Rennes (IPR) [14,15], où existe une forte expertise dans les techniques de pompe-sonde ultrarapide [14-20]. L'IMN et l'IPR se sont associés dans le cadre du Laboratoire International Associé France - Japon (IMLED, 2017-21), qui est devenu un Laboratoire International de Recherche (IRL) axé sur le Contrôle Dynamique des Matériaux (DYNACOM, 2022-26). Dans ce cadre, nous avons découvert que la transition isolant-métal d’origine électronique induite par pulses lumineux dans V2O
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