Topic description
La thèse de doctorat proposée vise à comprendre et à identifier les paramètres clés qui régissent la conversion des moments orbitaux en courants de spin, dans le but d'améliorer l'efficacité d'écriture des dispositifs de mémoire magnétique à l’accès aléatoire à base de couple spin-orbite (SOT-MRAM). Les travaux utiliseront une approche de modélisation multi-échelle comprenant des calculs ab initio, liaisons fortes et atomistiques de l'effet Hall orbital (OHE) et de l'effet Rashba-Edelstein orbital (OREE). Ces phénomènes présentent des amplitudes et des longueurs de diffusion orbital qui peuvent être plus importantes que leurs équivalents de spin, l'effet Hall de spin (SHE) et l'effet Rashba-Edelstein (REE). De plus, ils sont présents dans une gamme plus large de matériaux, y compris les métaux légers à faible résistivité. Cela ouvre des perspectives très intéressantes pour des matériaux plus efficaces et plus conducteurs, susceptibles de lever les verrous limitant le déploiement technologique de la SOT-MRAM.
Cette thèse jouera un rôle essentiel dans une collaboration étroite entre laboratoires SPINTEC (Spintronique et Technologies de Composants) et LETI (Laboratoire d'électronique des technologies de l'information)au CEA. Le doctorant conduira les calculs ab initio à SPINTEC afin de dévoiler les caractéristiques des matériaux fondamentales pour exploiter les phénomènes orbitroniques décrits, et il construira des hamiltoniens multi-orbitaux au LETI pour calculer le transport orbital et de spin, en forte interaction/synergie avec expérimentateurs travaillant sur développement de SOT-MRAM. Le doctorat sera co-supervisé par M. Chshiev, K. Garello à Spintec et J. Li au LETI. Ce projet de doctorat sera au cœurs de collaborations avec des groupes théoriques et expérimentaux de premier au niveau national et international.
Les candidats hautement motivés ayant une solide formation en physique des solides, en théorie de la matière condensée et en simulations numériques sont encouragés à postuler. Le candidat sélectionné effectuera des calculs à l'aide du cluster de calcul de Spintec, en s'appuyant sur des progiciels basés sur les principes fondamentaux de la DFT et d'autres outils de simulation. Les résultats seront analysés de manière rigoureuse et pourront être publiés dans des revues internationales à comité de lecture.
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The proposed PhD thesis aims at understanding and identifying the key parameters governing the conversion of orbital moments into spin currents, with the goal of enhancing the write efficiency of spin-orbit torque magnetic random-access memory (SOT-MRAM) devices. The work will employ a multiscale modeling approach comprising ab initio, tight-binding and atomistic calculations of the Orbital Hall Effect (OHE) and Orbital Rashba-Edelstein Effect (OREE). These phenomena exhibit larger magnitudes and diffusion lengths compared to their spin counterparts, Spin Hall Effect (SHE) and Rashba-Edelstein Effect (REE). Furthermore, they are present in a broader range of materials, including low-resistivity light metals. This opens very interesting opportunities for more efficient and conductive materials, potentially lifting the barriers limiting the technological deployment of SOT-MRAM.
This thesis will play a key role in a close collaboration between SPINTEC and LETI laboratories at CEA. The PhD student will conduct ab initio calculations at SPINTEC to unveil fundamental material characteristics to exploit the described orbitronic phenomena, and will construct multi-orbital Hamiltonians at LETI to calculate orbital and spin transport, in strong interaction/synergy with experimentalists working on SOT-MRAM development. The PhD will be co-supervised by M. Chshiev, K. Garello at Spintec and J. Li at LETI. This PhD project will be at the heart of collaborations with leading theoretical and experimental groups at national and international level.
Highly motivated candidates with a strong background in solid-state physics, condensed matter theory, and numerical simulations are encouraged to apply. The selected candidate will perform calculations using Spintec’s computational cluster, leveraging first-principles DFT-based packages and other simulation tools. Results will be rigorously analyzed, with opportunities for publication in international peer-reviewed journals.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DEPHY
Laboratoire : Laboratoire Spintec
Date de début souhaitée : 01-10-
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : CHSHIEV Mairbek
Organisme : Université Grenoble Alpes
Laboratoire : IRIG/SPINTEC
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Funding category
Public/private mixed funding
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