Curriculum Vitae - APC - Université Paris Diderot-Paris 7

Les multiferoïques magnéto-électriques possèdent la coexistence des phases
magnétiques et ferroélectriques, avec des effets de corrélations croisées entre les degrés de
liberté magnétiques et électriques. En soi, ils peuvent potentiellement être employés pour
commander les propriétés liées au spin via un champ électrique, avec une très faible
puissance de dissipation. En effet, comme le couplage entre les paramètres d’ordres
magnétiques et ferroélectriques existe dans les multiferoïques, des excitations couplées du
spin et du réseau cristallin nommées les électromagnons ont été également révélés.
De telles excitations hybrides ont été observées par A. Pimenov (Université de Wien,
Autriche) à basse température dans des manganites multiferoïques (TbMnO3) et suspectées
à température ambiante dans BiFeO3. Ces nouvelles excitations sont directement liées au
couplage électromagnétique et reflètent les relations intimes entre les ordres magnétiques et
ferroélectriques. Cependant, les composantes magnétiques et polaires constituants
précisément les électromagnons n'ont pas été encore identifiées. La compréhension des
électromagnons appartient aux enjeux majeurs du domaine des multiferoïques et font l’objet
d’une recherche très intense aujourd’hui. Nous avons récemment montré que dans le
composé multiferoïque TbMnO3 le champ magnétique impacte fortement les excitations
d’électromagnons (référence 43 de la liste des publications).
La polarisation électrique des électromagnons est fortement modifiée sous le champ
magnétique tandis que leur partie magnétique est préservée. En entrant dans la phase para
électrique le poids spectral des électromagnons est transféré aux excitations de magnon.
Nous avons clairement déterminé l'excitation magnétique à l'origine de l'électromagnon et le
mode de phonon polaire qui donne son activité polaire à l'excitation du magnon pour créer
un électromagnon.
3) Projet de recherche sur les multiferoïques lors de mon congé pour recherche.
Le projet est centré autour d’une famille de composés dans lesquels les ordres
ferroélectrique et magnétique coexistent. Ces composés dits multiferroïques, font l’objet d’un
intense effort de recherche car ils montrent des effets magnéto-électriques exaltés. Les
multiferroïques sont de d’excellents candidats pour la manipulation des états de spin avec
des champs électriques ainsi que la modification des propriétés diélectriques avec un champ
magnétique. Ces possibilités ouvrent la voie à un large champ d’applications dans le
domaine émergeant de la spintronique.
Le projet se focalise sur l’étude de plusieurs multiferroïques, tous des oxydes, par
diffusion inélastique de la lumière (ou diffusion Raman). La capacité de la sonde Raman
permet d’obtenir des informations sur les mécanismes microscopiques des effets magnétoélectriques
sera exploitée en la combinant avec des paramètres externes comme les
champs magnétique et électrique mais aussi la pression hydrostatique. Le but de ces
paramètres externes est de modifier simultanément et/ou indépendamment, les ordres
magnétique et ferroélectrique afin d’en étudier l’impact sur les excitations de spin et de
réseau. Les matériaux étudiés iront du composé multiferroïque BiFeO3 aux multiferroïques
frustrés comme TbMnO3 ou CuFeO2. Leurs diagrammes de phase magnétique et
ferroélectrique en fonction de la température, du champ magnétique et de la pression seront
explorés. Le caractère potentiellement unificateur du concept d’électromagnons sera étudié
à la lumière des théories récentes de l’effet magnéto électrique dans les composés
multiferoïques.
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