Thèse Ul-Uir - Dynamique Thermique Ultrarapide Spectroscopie Térahertz et Propriétés Magnétocaloriques de Films Minces d'Oxydes Élaborés par Pld 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 : Stéphane MANGIN ORCID 0000000164460437 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 Le développement de technologies durables pour l'énergie nécessite de nouveaux matériaux fonctionnels capables de contrôler, convertir et dissiper efficacement la chaleur. Cet enjeu est essentiel pour le refroidissement solide, la gestion thermique des dispositifs électroniques et spintroniques, la récupération de chaleur perdue et certaines applications de refroidissement médical. Les matériaux magnétocaloriques et thermoélectriques offrent des voies prometteuses vers des technologies compactes et sobres en énergie, mais leur intégration dans des dispositifs demande une compréhension fine des couplages entre chaleur, charge, réseau cristallin et magnétisme.
Cette thèse portera sur la croissance et la caractérisation de films minces d'oxydes fonctionnels élaborés par ablation laser pulsée. Les matériaux étudiés incluront des oxydes de métaux de transition, des oxydes à base de terres rares et des composés liés aux phosphates, sélectionnés pour leurs propriétés magnétiques, magnétocaloriques, thermoélectriques ou multifonctionnelles. Une attention particulière sera portée aux systèmes pertinents pour la collaboration UL-UIR, la stratégie du CRFM, la valorisation des ressources phosphatées marocaines et les applications de refroidissement durable.
Le doctorant étudiera d'abord les relations entre conditions de croissance, structure, stoechiométrie en oxygène, contraintes, microstructure et propriétés magnétiques ou de transport. Il mesurera ensuite les réponses thermoélectriques et magnéto-thermiques, notamment l'effet Seebeck, l'effet magnéto-Seebeck, les transitions magnétiques et les propriétés magnétocaloriques. Enfin, la spectroscopie térahertz résolue en temps permettra d'explorer la réponse ultrarapide de ces oxydes, en sondant la conductivité transitoire, les excitations de basse énergie, les modes phononiques et les signatures magnéto-térahertz. L'objectif est d'établir des règles de conception pour des matériaux oxydes capables de convertir, transporter ou contrôler efficacement la chaleur à différentes échelles de temps.
Les matériaux magnétocaloriques et thermoélectriques constituent des alternatives prometteuses aux technologies classiques de refroidissement et de conversion thermique. Les oxydes fonctionnels offrent une grande richesse de propriétés physiques grâce au couplage entre charge, spin, réseau et orbitales. Leur mise en forme en couches minces ouvre la voie à leur intégration dans des dispositifs, mais impose de comprendre l'influence des contraintes, de la stoechiométrie en oxygène, de la microstructure et de la dynamique ultrarapide sur leurs propriétés thermiques, magnétiques et électroniques.Les matériaux magnétocaloriques et thermoélectriques constituent des alternatives prometteuses aux technologies classiques de refroidissement et de conversion thermique. Les oxydes fonctionnels offrent une grande richesse de propriétés physiques grâce au couplage entre charge, spin, réseau et orbitales. Leur mise en forme en couches minces ouvre la voie à leur intégration dans des dispositifs, mais impose de comprendre l'influence des contraintes, de la stoechiométrie en oxygène, de la microstructure et de la dynamique ultrarapide sur leurs propriétés thermiques, magnétiques et électroniques. Élaborer par PLD des films minces d'oxydes fonctionnels et de composés liés aux phosphates ; établir les relations entre croissance, structure, stoechiométrie et propriétés magnétiques ou de transport ; mesurer les effets Seebeck et magnéto-Seebeck ; quantifier les propriétés magnétocaloriques ; sonder par spectroscopie térahertz la dynamique ultrarapide de la chaleur, des charges, du réseau et du magnétisme ; identifier des matériaux adaptés au refroidissement solide, à la gestion thermique et à la conversion d'énergie. La thèse combinera croissance de couches minces par ablation laser pulsée, caractérisation structurale et chimique, mesures magnétiques, transport électrique, mesures thermoélectriques, effet Seebeck, effet magnéto-Seebeck, caractérisations magnétocaloriques et spectroscopie térahertz résolue en temps. Les expériences seront menées entre l'Institut Jean Lamour et l'Université Internationale de Rabat dans le cadre d'une cotutelle internationale.