L’’élaboration et l’étude de matériaux complexes qui possèdent des propriétés électriques remarquables comme des transitions isolant-métal (transition résistive, Isolants de Mott et application RRAM) induites sous champ électrique par exemple.
1 - Synthèse et mise en forme de matériaux quantiques : des cristaux aux couches minces
Ces travaux portent sur la synthèse de poudres, de cristaux et de couches minces de matériaux quantiques. D’un point de vue fondamental la mise en forme impacte sur la réponse aux stimuli et sur les propriétés observées. Notre maitrise des différentes voies de synthèses élargit ainsi le champ possible d’investigation des propriétés physiques. En outre, nous élaborons aussi des couches minces pour aller vers la réalisation de dispositifs.
Notre expertise porte sur la synthèse d’une classe particulière de matériaux quantiques que sont les chalcogénures et oxydes de métaux de transition. Cette expertise est employée dans un réseau de collaboration à l’échelle nationale et internationale. Par ailleurs nous menons une activité de synthèse exploratoire de nouveaux composés en collaboration avec l’axe chalcogénure.
Pour en savoir plus : [TaS2], [GaV4S8], [V2O3], [Misfit]
Mots clés : Cristaux, Couches minces.
Personnes de l’IMN concernées : L. Cario, E. Janod, B. Corraze, J. Tranchant, S. Sasaki
2 - Isolants de Mott hors équilibre, transition isolant-métal et effets élastiques
Les travaux portent sur l’étude d’une vaste classe de matériaux fortement corrélés, les isolants de Mott. L’équipe s’intéresse aux propriétés qui émergent dans ces matériaux lorsqu’on les met hors équilibre, par exemple via une impulsion électrique ou lumineuse ultrarapide. De telles excitations peuvent en effet induire des transitions de phase hors équilibre. Celles-ci impliquent à la fois une réponse électronique forte (transition isolant-métal), mais également une réponse du réseau (variation de volume). Un des aspects intrigants est que ces transitions hors équilibre peuvent être seulement transitoires et relaxer après les perturbations, mais peuvent devenir permanentes en bloquant le matériau dans un nouvel état métastable potentiellement inaccessible à l’équilibre thermodynamique.
Dans ce contexte, nos travaux visent à comprendre les mécanismes de création d’électrons chauds, la dynamique de la transition isolant-métal et les effets élastiques associés.
Pour en savoir plus : [Mott]
Mots clés : Isolant de Mott, transition isolant-métal, transition de phase hors équilibre, transition résistive, effet élastique
Personnes concernées : E. Janod, L. Cario, B. Corraz, J. Tranchant
3 - Mottronique & systèmes neuromorphiques
Étudiés par les physiciens depuis plusieurs décennies pour leurs propriétés physiques exceptionnelles, les isolants de Mott peuvent devenir conducteurs sous forte pression ou par dopage chimique, deux paramètres difficilement conciliables avec les contraintes technologiques de la microélectronique. Mais des travaux précurseurs menés à l’IMN ont montré que l’application d’une tension peut les rendre conducteurs et ainsi ouvrir la voie à une nouvelle électronique appelée Mottronique. Nos travaux menés dans le cadre de plusieurs projets de maturation (SATT, Région Pays de la Loire, IPCEI) ont déjà permis la réalisation de mémoires de mott Mott 1T-1R intégrées sur wafers 8’ pour le stockage de l’information (collaboration CEA Leti) ou de neurones artificiels pour l’informatique bioinspirée.
Une part conséquente de notre travail dans les années à venir visera donc à réaliser des réseaux de neurones artificiels « hardware » économe en énergie à base de synapses et neurones de Mott.
Mots clés : Mottronique, Mémoires non volatiles, Synapses et Neurones artificiels.
Personnes de l’IMN concernées : B. Corraze, M. P. Besland, E. Janod, L. Cario, J. Tranchant
