Multiferroïque, Magnétisme, Ferroélectricité, Couplage magnéto-électrique, Contrainte uni-axiale, Spectroscopie Raman, Phonon, Magnon, Électromagnon

Les oxydes, matériaux composés d'atomes d'oxygène, présentent plusieurs propriétés fonctionnelles remarquables : ferroélectricité, piézoélectricité, magnétisme, supraconductivité. . . et un grand nombre d'avantages technologiques : stabilité, intégrabilité sur silicium et flexibilité de leurs propriétés selon la fonctionnalité désirée. Les perspectives d'applications de ces matériaux sont nombreuses en spintronique, dans les technologiques quantiques de l'information ou encore dans la production et la préservation d'énergie. Parmi cette famille de matériaux, j'ai étudié les propriétés et les excitations de plusieurs composés : SrTiO3 et les multiferroïques BiFeO3, TbMnO3 et CuO en mettant en œuvre la spectroscopie Raman, des mesures Thz en synchrotron et des mesures acoustiques résolues en temps. Sur la perovskite SrTiO3, j'ai mené des études Raman sur le dopage en calcium et en porteurs. Cette étude met en évidence l'apparition de la ferroélectricité dans le gaz 2D à l'interface de SrTiO3 par dopage en calcium. Sous l'effet d'un champ électrique, j'ai participé à montrer la création d'une polarisation à l'interface du matériau induite par une migration des charges. Les multiferroïques sont des matériaux dans lesquels au moins deux ordres ferroïques coexistent dans une même phase. En combinant des expériences d'acoustique picoseconde à des simulations numériques, les constantes élastiques de BiFeO3 et TbMnO3 ont été déterminées. La connaissance des propriétés élastiques de BiFeO3 permet d'envisager par exemple son utilisation dans des piézotransducteurs. Sur ce même composé, des mesures en tension uniaxiale en spectroscopie Raman ont permis d'exalter sa polarisation et de modifier l'état magnétique et en particulier les ondes de spins. Enfin pour le composé CuO, multiferroïque entre 208 et 230 K, nous avons mis en évidence par spectroscopie Thz un potentiel électromagnon (onde de spin polaire) additionnel à haute énergie. Sous pression hydrostatique, la phase multiferroïque s'élargie en température en direction de la température ambiante et l'électromagnon de basse énergie voit son activité polaire décuplée.