Nouveaux processus d'échanges avec des matériaux 2D – NEXT

En magnétisme, en combinant les interactions interfaciales, telles que le couplage d'échange, l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) et l'anisotropie magnétique perpendiculaire interfaciale (PMA), divers effets fascinants apparaissent, qui se traduisent par des textures de spin. Dans les films minces métalliques, les textures de spin chirales comme les spirales de spin ou les skyrmions peuvent en effet être stabilisées en présence à la fois de DMI et de PMA. Elles ont fait l'objet d'études intensives, avec un intérêt pour leur petite taille et leur propagation efficace sous l'influence de courants électriques, en tant que bits d'information élémentaires. D'autre part, les propriétés exotiques des matériaux 2D de van der Waals (vdW), y compris le ferromagnétisme de certains d'entre eux, ainsi que la fabrication relativement simple d'hétérostructures atomiquement minces et pourtant étendues latéralement, ont déclenché une petite révolution dans la recherche. Le contrôle atomique de l'épaisseur des couches vdW, leurs propriétés électroniques et de symétrie aux interfaces, la diversité des empilements possibles et l'ingénierie des dispositifs (effets de proximité, contacts pour l'injection de courant, effets de champ électrique...) constituent des paramètres d'ajustement permettant d'induire de nouvelles propriétés à l'échelle nanométrique. De plus, les vdW présentent des interfaces propres et abruptes, plus adaptées à une modélisation réaliste que les systèmes covalents métalliques. Cependant, l'étude des propriétés magnétiques des hétérostructures de van der Waals à l'échelle nanométrique est un domaine de recherche encore inexploré. C'est l'objet du projet NeXT. À cette fin, il rassemble des partenaires possédant une expertise reconnue et complémentaire en matière de croissance/fabrication de matériaux (exfoliation/transfert, épitaxie par jets moléculaires, caractérisation structurale), de mesures magnétiques quantitatives avancées (imageries magnétiques pour les textures, spectroscopie Brillouin pour les ondes de spin et le DMI plus des techniques basées sur le rayonnement synchrotron) et également de théorie pour une modélisation réaliste. Le projet est organisé en quatre briques de travail étroitement liées. Des systèmes vdW sélectionnés (hétérostructures avec un FM de type vdW ou métal de transition, épitaxiées, polycristallines, exfoliées ou en combinaison) seront étudiés de manière comparative. Le projet explorera comment les interfaces dans les hétérostructures de van der Waals peuvent être modifiées pour produire des interactions magnétiques (DMI, PMA, échange) qui permettent des fonctionnalités utiles basées sur des textures chirales, et comprendra par la théorie leurs ingrédients clés. Le consortium souhaite mettre en évidence le rôle du couplage spin-orbite, de la nature électronique des interfaces et des symétries cristallines des matériaux.