Les multiferroïques sont des matériaux qui possèdent simultanément un ordre ferroélectrique et un ordre magnétique qui dans certains cas interagissent. La combinaison de ces propriétés est prometteuse pour les futures architectures de calcul hybride qui transforment les informations d’un état à un autre, comme les excitations de spin en charge, en phonons ou en photons.
Figure 1 : Représentation polaire des vitesses du son expérimentales (symboles) et théoriques (lignes) des ondes acoustiques de volume et de surface dans un crystal de BFO.
Parmi les multiferroïques, la ferrite de bismuth (BiFeO3) est un matériau aux propriétés exceptionnelles qui se développent à température ambiante. Il a démontré son potentiel applicatif en nanoélectronique, photovoltaïque et pour ses propriétés de photo-striction avec la mise au point de piézotransducteurs à déclenchement optique. Bien qu’étant un composé très étudié, les propriétés élastiques de BiFeO3 (BFO), indispensables pour l’intégration de ce matériau dans les dispositifs, demeuraient incomplètes.
Pour y remédier, l’équipe acoustique pour les nanosciences de l’INSP de Sorbonne université, le laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux de l’université Sorbonne Paris Nord et l’équipe SQUAP du LMPQ ont déterminé toutes les constantes élastiques Cij de BFO.
Pour cela, les chercheur.se.s ont mis en œuvre une expérience pompe-sonde à l’échelle de la picoseconde sur le monocristal de BFO pour mesurer les vitesses du son des ondes acoustiques. A partir d’un ensemble de constantes élastiques initiales calculées par la théorie fonctionnelle de la densité, la résolution de l’équation de Christoffel donne accès aux premières vitesses théoriques. La minimisation de la différence entre les vitesses expérimentales et théoriques permet de déterminer les six constantes élastiques Cij indépendantes. La comparaison de la dépendance directionnelle des vitesses du son expérimentales et théoriques permet d’identifier les modes acoustiques transversaux longitudinaux, rapides et lents et l’onde de surface de Rayleigh généralisée.
Contact :
Maximilien Cazayous (maximilien.cazayous@u-paris.fr)
Référence :
Elastic properties assessment in the multiferroic BiFeO3 by pump and probe method, P. Hemme, P. Djemia, P. Rovillain, Y. Gallais, A. Sacuto, A. Forget, D. Colson, E. Charron, B. Perrin, L. Belliard, M. Cazayous, Appl. Phys. Lett. 118, 062902 (2021).
À lire aussi
Propriétés électroniques des allotropes de phosphorène contraints
(a) Schéma d'une surface vicinale. (b) Un des allotropes du phosphorène. (c) Résolution atomique par STM. Laboratoire: MPQ (Matériaux et Phénomènes Quantiques), Université Paris Cité & CNRSAdresse: Bâtiment Condorcet – 10 Rue A. Domon et L. Duquet – 75013...
Properties of chiral molecule / metallic interfaces
Laboratoire: MPQ (Matériaux et Phénomènes Quantiques), Université Paris Cité & CNRSAdresse: Bâtiment Condorcet – 10 Rue A. Domon et L. Duquet – 75013 ParisDirecteur de stage/thèse: Amandine BellecTel: 0157276290e-mail: amandine.bellec@u-paris.fr Scientific...
Postdoc : Integrated Quantum Optoelectronics
The Quantum Information and Technologies team is hiring a highly motivated postdoctoral researcher to work in the exciting field of nonlinear integrated quantum photonics. The successful candidate will work in a highly collaborative research environment, have access...
Postdoc: Experimental Quantum Optics
The Quantum Information and Technologies team is hiring a highly motivated postdoctoral researcher to work in the exciting field of integrated photonics for quantum information. The successful candidate will work in a highly collaborative research environment...