Thèse Contrôle de l'Aimantation Ultra-Rapide dans des Isolants Minces H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Le Mans Université École doctorale : École doctorale Matière, Molécules, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : INSTITUT DES MOLÉCULES ET MATÉRIAUX DU MANS Direction de la thèse : Pascal RUELLO Date limite de candidature : 2026-05-11T00:00:00 Le sujet de thèse porte sur l'étude du couplage entre les phonons (vibrations du réseau cristallin) et l'aimantation dans des isolants magnétiques fins (grenats, orthoferrites, spinnels), sous contrainte epitaxiale grâce à des impulsions lasers femtoseconde. L'objectif est de contrôler de manière efficace l'aimantation grâce aux phonons. L'utilisation d'impulsion laser femtosecondes permet d'agir sur l'aimantation à des échelles de temps de l'ordre de la ps. Dans des isolants magnétiques sous contrainte épitaxiale, nous avons démontré que ces impulsions lasers permettent d'agir sur les propriétés magnétiques (par exemple la fréquence de précession de l'aimantation) de ces couches minces en modifiant la contrainte de manière quasi statique [1]. Dans des hétérostructures métal/isolant une onde de contrainte propagative permet d'induire une dynamique d'aimantation à haute fréquence [2,3]. Des études sur des multicouches métalliques ont démontré la possibilité de contrôler les propriétés (amplitude, phase) des ondes de contraintes générées par impulsion laser [4,5]. En se basant sur ces résultats prometteurs du couplage spin-phonons nous souhaiterions explorer ces mécanismes dans :
des couches minces optimisées pour lesquelles la contrainte joue un rôle majeur dans la définition des axes de facile aimantation dans des hétérostructures métalliques déposées sur des isolants minces optimisées pour générer des ondes de contrainte de large amplitude.
[1] Soumah, et al. Physical Review Letters 127.7 (2021): 077203. [2] Deb et al, Physical Review B 103.2 (2021): 024411. [3] Zeuschner et al. Physical Review B 106.13 (2022): 134401. [4] Jarecki, J., et al. Commun Phys 7.1 (2024) :112 [5] Mattern, M. , et al. Photoacoustics 30 (2023): 100463.
La thèse de nature majoritairement expérimentale s'appuiera sur la plateforme Laser Femtoseconde de l'IMMM UMR CNRS 6283

https://immm.univ-lemans.fr/fr/equipements/par-plateformes-et-plateaux/laser-femtoseconde.html

L'objectif de la thèse est d'étudier le potentiel que présente le couplage magnon-phonons dans des systèmes optimisés. En se basant sur les résultats précédemment obtenus on s'attend, en utilisant des isolants magnétiques fins contraints et des hétérostructures métaux/isolants magnétiques développées pour maximiser l'effet de la contrainte sur les systèmes magnétiques, à observer de larges amplitudes de précession voire un retournement total de l'aimantation. La thèse se sépare en trois grands axes d'études : rôle de la contrainte quasi statique dans des échantillons à faible anisotropie magnétique[1] rôle de la contrainte dynamique à la large amplitude induite par des hétérostructures métalliques optimisées déposées sur des isolants rôle de la contrainte dynamique à haute fréquence induite dans des hétérostructures métalliques optimisées déposées sur des isolants dopés présentant des modes à haute fréquence (>20 GHz). Pour chaque axe d'étude les échantillons sont fournis par des collaborations : le LAF, l'IPR et Néel [2]. [1] Gouéré, D, et al. Physical Review Materials 6.11 (2022): 114402. [2] Legrand, W., et al. Advanced Functional Materials (2025): 2503644.