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Electron-lattice coupling at the Mott transition driven by electric and/or by light pulse
Les isolants de Mott forment une vaste classe de matériaux corrélés aux nombreuses propriétés fascinantes. Ces composés subissent divers types de transitions isolant-métal (IMT). La découverte récente d'un TIM pilotée en tension, appelé Transition de Mott Electrique (EMT), a suscité beaucoup d&...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Electron-lattice coupling at the Mott transition driven by electric and/or by light pulse / Danylo Babich; sous la direction de Étienne Janod et de Laurent Cario |
| Publié : |
2020 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Milieux denses, matériaux et composants : Nantes : 2020 |
| Conditions d'accès : | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 01 septembre 2022. |
| Sujets : |
| Résumé : | Les isolants de Mott forment une vaste classe de matériaux corrélés aux nombreuses propriétés fascinantes. Ces composés subissent divers types de transitions isolant-métal (IMT). La découverte récente d'un TIM pilotée en tension, appelé Transition de Mott Electrique (EMT), a suscité beaucoup d'intérêt. Cette TME, qui peut être volatile ou non-volatile, ouvre la voie à des applications de rupture, comme les neurones artificiels ou les mémoires de Mott. Une frontière actuelle de la recherche consiste donc à étudier et comprendre les TIM dans les isolants de Mott placés hors équilibre par des stimuli externes tels que des impulsions de champ électrique ou laser ultra-rapides. Dans ce contexte, ces travaux de thèse portent sur le mécanisme de l'IMT pilotée par un champ électrique et / ou des impulsions lumineuses dans les isolants de Mott. Notre étude de l isolant de Mott emblématique V2O3: Cr clarifie la nature de la phase créée sous champ électrique. Nous montrons en effet que les porteurs chauds générés à la TME induisent une compression locale du réseau selon des chemins filamentaires. La persistance d'une phase compressée métastable explique la non-volatilité de l'EMT. D'autre part, notre expérience de pompe-sonde IR ultra-rapide indique que la photoexcitation de V2O3: Cr lance une onde de déformation compressive conduisant à une IMT macroscopique pilotée par un effet élastique. Enfin, l'application simultanée d'impulsions lumineuses et électriques dans l'isolant de Mott GaTa4Se8 confirme que la TME est basée sur l'accumulation de porteurs chauds, et permet ainsi la réalisation d'un neurone électro-optique artificiel de Mott. Mott insulators are a broad class of strongly correlated materials with numerous fascinating properties. These compounds undergo various types of Insulator to metal transitions (IMT). The recent discovery of a voltage-driven IMT, called Electric Mott Transition (EMT), has attracted much attention. This EMT can be volatile or non-volatile. Both properties lead to breakthrough applications, such as Mott artificial neurons or Mott memories. Therefore, a current frontier of research is to study and understand Insulator to metal transitions in Mott insulators driven out-of-equilibrium by external stimuli such as a short electric field or ultrafast laser pulses. In this context, the Ph.D. work focuses on the mechanism of the IMT driven by electric field and/or light pulses in Mott insulators. This work unravels the pivotal roles of hot carriers and electron-lattice coupling at the IMT driven by electric or light pulses. Our study of the iconic Mott system V2O3:Cr reveals the nature of the phase created under electric field. We show that hot carriers generated at the EMT induces a lattice compression in a filamentary path. The persistence of a metastable compressed phase is responsible for the EMT's non-volatility. On the other hand, our ultrafast IR pump-probe experiment suggests that the photoexcitation of V2O3:Cr launches a compressive strain wave promoting an Insulator to metal phase transformation. Finally, the concomitant application of light and electric pulses in the Mott insulator GaTa4Se8 confirms that the EMT is based on the accumulation of hot carriers, and enables the implementation of an artificial electrooptic Mott neuron. |
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| Variantes de titre : | Couplage électron-réseau à la transition de Mott induite par impulsion électrique et/ou lumineuse |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) Partenaire(s) de recherche : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Hervé Cailleau (Président du jury) ; Benoît Corraze, Claire Laulhé, Serhiy Kondratenko (Membre(s) du jury) |
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