Doctorat en photonique quantique 2d : vers des applications neuromorphiques avec des matériaux ferroélectriques 2d h/f

Thématique de recherche
Il suffit de faire glisser un cristal 2D sur un autre pour modifier radicalement les propriétés électroniques de l’hétérostructure ainsi formée. De manière remarquable, un isolant à large bande interdite peut devenir ferroélectrique uniquement grâce à ce décalage relatif — sans modification chimique. Ce phénomène donne lieu à des domaines ferroélectriques hors-plan.
L’objectif de cette thèse est de détecter, suivre, et à terme contrôler optiquement l’état ferroélectrique de ces matériaux. Les objectifs clés incluent l’imagerie des domaines ferroélectriques dans une nouvelle classe de matériaux 2D à l’aide de techniques de microscopie optique cryogénique de pointe. Ce travail impliquera également l’étude de l’influence de l’environnement diélectrique sur les excitons inter-couches, ainsi que les mécanismes gouvernant la dynamique des domaines (inversion, propagation des parois) — au cœur de la physique émergente de la ferroélectricité par glissement. L’ambition ultime est de développer une stratégie pour commuter optiquement ces domaines, posant ainsi les bases d’un nouveau dispositif optoélectronique. Un tel système pourrait jouer le rôle de fonction d’activation non linéaire dans des architectures de calcul neuromorphique photoniques — un composant qui n’existe pas encore sous forme pleinement compatible.


Contexte de travail

Le groupe de recherche 2D+ du CRHEA, situé sur la Côte d’Azur près de Nice (France), recherche un(e) doctorant(e) motivé(e) et talentueux(se) pour rejoindre nos recherches de pointe en nanophotonique avec des matériaux bidimensionnels. Nous offrons une opportunité unique d’explorer des phénomènes émergents tels que la ferroélectricité par glissement, la photonique non linéaire à très bas seuil, et l’ingénierie des excitons. Ce projet s’inscrit dans le cadre du consortium européen 2DFERROPLEX, réunissant des experts reconnus dans le domaine.
Notre laboratoire cryo-optique de 100 m² est équipé d’outils de pointe, notamment un cryostat fonctionnel pour des mesures de micro-photoluminescence, de spectroscopie de réflexion et d’optoélectronique. Nous disposons également d’un FabLab entièrement équipé, dédié à la fabrication de hétérostructures de van der Waals sur mesure, essentielles pour l’assemblage de dispositifs quantiques. Ces installations de pointe permettront au doctorant de contribuer directement à une recherche expérimentale de haut niveau.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.


Contraintes et risques

Responsabilités
• Réaliser des revues bibliographiques approfondies, concevoir des expériences et analyser des données sur les propriétés optiques des matériaux ferroélectriques 2D.
• Concevoir et mettre en œuvre des expériences pour suivre et contrôler la ferroélectricité à l’aide de techniques optiques et de microscopie à force atomique (AFM).
• Participer à la fabrication et à l’optimisation de dispositifs à base d’hétérostructures 2D dans un laboratoire cryo-optique de pointe.
• Contribuer à l’innovation vers des applications émergentes en photonique quantique 2D et calcul neuromorphique optique.

Compétences et qualifications souhaitées
• Master (ou équivalent) en physique, photonique ou matière condensée — terminé ou en cours.
• Intérêt marqué pour la photonique, la nanofabrication et la physique expérimentale pratique.
• Compétence en Python ; une familiarité avec Arduino, la robotique ou l’impression 3D est un plus, mais pas essentielle.
• Bonnes capacités d’organisation et de communication, avec un esprit collaboratif et proactif.

Opportunités de développement professionnel
• Présenter ses travaux lors de conférences internationales et publier dans des revues scientifiques de haut niveau.
• Collaborer avec les meilleurs chercheurs du domaine des matériaux 2D, au CRHEA comme dans le consortium 2DFERROPLEX (Barcelone, Manchester, Munich, Strasbourg, Prague).
• Développer une expertise pratique dans un laboratoire cryo-optique et un FabLab de pointe, acquérant les compétences clés pour une carrière réussie dans la photonique ou la physique des semi-conducteurs, en milieu académique ou industriel.