Contrôle dynamique des flux de chaleur grâce aux parois de domaines ferroélectriques – FLOW

La manipulation des flux de chaleur (phonons) reste un défi, même si elle est essentielle pour l'optimisation des circuits électroniques, les technologies de réfrigération à l'état solide, la conversion d'énergie thermoélectrique et le développement d'un nouveau paradigme de logique (phononique).

Récemment, une stratégie basée sur les oxydes ferroélectriques a été suggérée pour obtenir un contrôle dynamique du flux de chaleur dans une large gamme de températures, avec des variations de conductivité thermique attendues d'environ 70%. Les ferroélectriques présentent spontanément des régions de polarisation uniforme, appelées domaines, séparées par des interfaces nanométriques, appelées parois de domaine. Les polarisations peuvent être renversées, et donc le nombre de domaines et leurs orientations contrôlés, par application d'un champ électrique. Les parois de domaine interagissent avec les phonons comme le feraient des « défauts ». Ainsi, lorsque la densité de parois de domaines augmente, le nombre de collisions parois de domaines-phonons augmente et la conductivité thermique est réduite.

Dans le projet, nous développons une approche unique basée sur des couches minces avec des gradients d'épaisseur ou de composition et des techniques expérimentales avancées in-operando pour contrôler la structure en domaines et atteindre un contrôle dynamique de la conductivité thermique. La combinaison de la méthode 3?, de la microscopie thermique à balayage et de la diffusion inélastique des rayons X sous champ électrique, ainsi que la large gamme de température sur laquelle les mesures seront effectuées, démontrent notre objectif d'acquérir une compréhension fondamentale des interactions entre les parois de domaine et les phonons. Nous allons utiliser les mêmes techniques sur plusieurs matériaux, tirer parti des changements spontanés de la structure en domaine avec la température et/ou champ électrique pour assurer la robustesse et la reproductibilité des mesures.