Vers une fonction orbitronique dans les hétérostructures de métal de transition-oxyde : un nouveau paradigme dans l'électronique des oxydes – ORBIFUN

Ce projet vise à débloquer les potentialités de la physique orbitale des oxydes de métaux de transition (TMO), en établissant la base d'une nouvelle fonction orbitronique. La principale aspiration de ce domaine de recherche prometteur est de commuter entre deux états orbitaux des électrons via un stimulus externe, tel qu'un champ électrique. De cette façon, la polarisation orbitale est utilisée pour transmettre les informations ouvrant la voie à une approche nouvelle et exceptionnelle pour concevoir des dispositifs à base d'oxyde économes en énergie, où la forme des orbitales occupées identifie les 0 et les 1.
L'objectif ultime d'ORBIFUN est de contrôler les courants dépendant des orbitales dans les jonctions verticales formées par deux TMO caractérisés par des polarisations orbitales adaptables ou fixes : les dispositifs à valve orbitale.
L'idée innovante est d'exploiter des distorsions polaires ferroélectriques qui, de manière réversible et rémanente, permettent un contrôle exceptionnel de la polarisation orbitale. La recherche sur les matériaux et l'optimisation de la croissance sont des points cruciaux de ce projet, dont l'objectif ambitieux repose sur trois effets fondamentaux :
- Un grand fractionnement orbital à l'interface TMO/ferroélectrique ;
- Contrôle mesurable de la polarisation orbitale par le champ ferroélectrique ;
- Transport de porteurs dépendant de l'orbite, résultant des différents états de polarisation orbitale de part et d'autre de la jonction.
L'objectif est de
1. de réaliser des prototypes de vannes orbitales avec des manganites, en profitant des développements récents du demandeur ;
2. d'étendre les limites d'application du concept de contrôle par champ électrique de l'état orbital dans les nickelates supraconducteurs à couche infinie, sur lesquels le candidat a récemment concentré son intérêt.
L'expertise du candidat dans la croissance et la caractérisation de plusieurs familles d'oxydes, enrichie par l'apport du consortium construit, est un atout pour garantir la réalisation de la recherche prévue. Etant donné la nature exploratoire d'ORBIFUN, de nouvelles opportunités de recherche au-delà des objectifs prévus sont également susceptibles de se présenter.