Thèse Anr - Croissance de Films Minces d'Oxydes à Haute Entropie par Épitaxie par Jet Moléculaire H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lorraine École doctorale : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE Laboratoire de recherche : IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR Direction de la thèse : Julian LEDIEU ORCID 0000000298960426 Début de la thèse : 2026-09-01 Date limite de candidature : 2026-04-24T23:59:59 La thèse se déroulera dans le cadre d'un projet ANR qui repose sur l'expertise de 3 équipes de recherche, de 3 centres techniques et sur des installations uniques à l'IJL. Le projet de thèse visera à synthétiser et à fournir des monocristaux d'oxyde (HEO) à haute entropie à base de terres-rares sous forme de films minces épitaxiés. Leurs structures de surface, d'interface et de volume seront caractérisées à l'échelle atomique, tout en bénéficiant des fonctionnalités intrinsèques de ces matériaux.
Pour décolérer les facteurs clés liés à la croissance, à la stabilité et aux propriétés de matériaux aussi complexes, l'utilisation de systèmes modèles dans des conditions contrôlées est d'une importance capitale. La croissance par épitaxie par jets moléculaires (MBE) de couches minces épitaxiées de haute qualité structurale permettra de pallier au manque de monocristaux centimétriques de HEO liée aux difficultés rencontrées lors de la croissance par les techniques conventionnelles. Les monocristaux ainsi obtenus par MBE avec une orientation cristallographique bien définie permettront une compréhension fondamentale des surfaces et interfaces des HEO à l'échelle nanométrique (ségrégation, reconstruction de surface, structure atomique...), tout en explorant leurs propriétés et fonctionnalités intrinsèques en l'absence de nombreux joints de grains. High entropy materials exhibit functional properties than surpass those of their constituents. Their immense compositional space should facilitate tailoring their functional properties. It is worth recalling that for a given quinary system with 1 at.% increment, there exist theoretically 4.5 million materials with different compositions. Consequently, high entropy materials represent an ideal playground to continue discovering new bulk and surface properties. Here, the ANR research project will focus at answering both fundamental and more applied questions regarding HEA and HEO thin films, their associated surfaces and functionalities. To disentangle decisive factors linked to the growth, stability, and properties on such complex materials, investigations of model systems under controlled conditions are of paramount importance. To this end, it will aim at obtaining high structural quality epitaxial thin films which would overcome the current lack of availability of large HEA & HEO single crystals due to difficulties encountered during the growth by conventional techniques (Czochralski, Bridgman). This multidisciplinary project ranging from thin film growth to surface characterisation and interface properties is perfectly timed with the use of high entropy materials in several applications. The outcomes of the project will be many-fold including knowledge on the structural stability of bulks and surfaces upon annealing cycles at moderate temperatures and on HEO catalytic activities.