Thermoelectricity dépendant du spin dans les matériaux topologiques – SPINTHERM

Ce projet étudiera les propriétés magnéto-thermoélectriques des matériaux topologiques magnétiques et non magnétiques (tels que les isolants topologiques et les semi-métaux de Weyl) ainsi que l’interaction mutuelle entre la thermoélectricité et la physique du spin. La recherche de nouveaux composés thermoélectriques (TE) efficaces et intégrables est un domaine de recherche très actif, motivé par la possibilité de convertir les pertes de chaleur en énergie, d’alimenter des dispositifs autonomes ou de refroidir des puces électroniques. Bien que les matériaux TE les plus utilisés et efficaces soient actuellement des matériaux topologiques (MT) non magnétiques comme Bi2Se3 et Bi2Te3, ce projet s’appuiera sur des découvertes récentes qui ont montré une amplification des effets Nersnt et Seebeck dans des TM magnétiques, via des processus dépendant du spin. Nous étudierons en particulier les composés ferromagnétiques capables de présenter des effets Nersnt ou Seebeck anormaux. Pour ce faire, notre consortium réunira des experts de domaines complémentaires : (i) la croissance des matériaux par épitaxie à jets moléculaires et le transport chimique en phase vapeur donnera accès à un large panel de MT (tels que les composés magnétiques : Bi1-xCrxTe3, WTe2 dopé Cr, MnSb2Te4...); (ii) mesures et études thermoélectriques et thermiques; (iii) magnéto-transport et physique des spins; (iv) calculs des propriétés topologiques et de transport via la théorie de la fonctionnelle de la densité. En comparant les propriétés thermoélectriques et thermiques mesurées avec des simulations théoriques, nous prévoyons de comprendre comment l’interaction entre le magnétisme et la topologie influence les effets Seebeck et Nernst induits par le spin. Cette approche, combinant expériences et théorie, doit nous permettre de mieux comprendre les processus mis en jeu et d’identifier et synthétiser de nouveaux matériaux aux propriétés magnéto-thermoélectriques amplifiées.