MÉCANISMES LIMITANT LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DANS LES OXYDES DE TERRES RARES

Description du sujet de thèse

Domaine Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Sujets de thèse MÉCANISMES LIMITANT LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DANS LES OXYDES DE TERRES RARES

Contrat Thèse

Description de l'offre Comprendre les paramètres qui déterminent l'amplitude de la conductivité thermique (k) dans les solides présente un intérêt à la fois fondamental et technologique. k est sensible à toutes les quasi-particules transportant de l'énergie, et en particulier aux phonons, vibrations collectives des atomes dans les cristaux. Cependant, les mesures de k ont également permis d'identifier des porteurs de chaleur plus exotiques, comme les spinons dans la chaîne antiferromagnétique de Heisenberg. En termes d'applications, les propriétés thermiques des solides sont au coeur d'enjeux sociaux et environnementaux majeurs. La nécessité, par exemple, de disposer de dispositifs thermoélectriques et de barrières thermiques efficaces pour économiser l'énergie a ainsi motivé la recherche de barrières thermiques présentant une k faible. Toute une série de stratégies ont été proposées pour réduire la vitesse des phonons et/ou leur libre parcours moyen : utilisation de liaisons interatomiques faibles, forte anharmonicité, nanoconception, structures cristallines complexes ou partiellement désordonnées, etc... Cependant, un autre concept prometteur pour réduire davantage le libre parcours moyen des phonons est basé sur un autre mécanisme, le couplage magnéto-élastique. Ce concept est né récemment de l'observation d'un couplage spin-phonon dans différents oxydes de terres-rares. Les excitations magnétiques impliquées dans le couplage magnéto-élastique à l'oeuvre dans ces composés ne sont pas des magnons classiques, mais des excitations de champ cristallin (CEF) à faible énergie. Comme ces dernières sont des excitations électroniques locales, elles ne se dispersent pas et ne peuvent donc pas être associées à des quasi-particules se propageant. En d'autres termes, elles ne sont pas des vecteurs de chaleur potentiels et ne contribuent donc pas à k. Cependant, elles peuvent réduire considérablement la durée de vie des phonons par l'intermédiaire d'un nouveau mécanisme de diffusion. L'objectif de cette thèse de doctorat est donc d'étudier, tant sur le plan expérimental que théorique, le couplage magnéto-élastique et son impact sur la conductivité thermique. Les systèmes étudiés seront (sans s'y limiter) les pérovskites de Tb et comprendront des compositions à haute entropie ou à stabilisées par entropie, présentant une conductivité thermique très faible.

Université / école doctorale Physique en Île-de-France (EDPIF) Paris-Saclay

Localisation du sujet de thèse

Site Saclay

Critères candidat

Formation recommandée master 2

Demandeur

Disponibilité du poste 01/10/2026

Personne à contacter par le candidat DAMAY-ROWE Françoise CNRS-UMR 12 LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique LLB, CEA-CNRS UMR12 91191 Gif sur Yvette

Tuteur / Responsable de thèse DAMAY-ROWE Françoise CNRS-UMR 12 LLB - Laboratoire de Diffusion Neutronique LLB, CEA-CNRS UMR12 91191 Gif sur Yvette

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