Manipulation des propriétés électroniques et magnétiques de l'antimonène 2D via dopage avec des impuretés magnétiques – AntiMag

Les matériaux bidimensionnels (2D) forment une vaste famille de systèmes présentant des propriétés uniques, distinctes de leurs homologues massifs. La gamme de ces nouvelles propriétés s'étend encore davantage dans les hétérostructures combinant différents matériaux 2D, révélant un grand potentiel pour des applications en électronique, optoélectronique, spintronique, technologies quantiques et bien plus encore.
Parmi les matériaux 2D connus, l'antimonène, une structure en treillis hexagonal composée d'atomes de Sb, a suscité un vif intérêt dans la communauté scientifique en raison de son gap indirect, de la haute mobilité de ses porteurs de charge et de sa résistance aux conditions ambiantes. L'antimonène a déjà été synthétisé avec succès sur plusieurs substrats.
Des prédictions théoriques récentes montrent qu'il est possible d'induire un ordre ferromagnétique dans l'antimonène par dopage avec des impuretés magnétiques, ce qui le rend extrêmement prometteur pour la conception de nouvelles phases quantiques et d'applications en spintronique.
Dans ce projet, nous proposons d'induire un ferromagnétisme à température ambiante dans l'antimonène 2D sur du germanium (Ge), par dopage substitutionnel ou par adsorption de surface d'éléments 3d et 4f. Nous étudierons également la possibilité d'utiliser l'antimonène comme support adapté pour prolonger et contrôler la durée de vie du spin d'atomes isolés adsorbés. Enfin, nous induirons la supraconductivité par effet de proximité afin d'examiner l'interaction entre le condensat supraconducteur et les propriétés magnétiques de l'antimonène.
Le projet s'appuiera sur l'expertise solide et diversifiée des partenaires, incluant la croissance de matériaux 2D, l’étude de leurs propriétés électroniques et magnétiques à l'aide de mesures STM, ARPES et XMCD respectivement, ainsi que la réalisation de calculs de première-principes sur des systèmes de basse dimension hébergeant des phases magnétiques.