TaMe — Génération de phases métastables dans les nickelates pour le développement de fonctionnalités neuromorphiques

Les processus topotactiques constituent une voie prometteuse pour la découverte de nouvelles phases d'oxydes présentant des réseaux ordonnés de lacunes d’oxygène. L’objectif du projet TaMe est de contrôler ces transitions dans des couches minces de nickelates de terre rare RNiO3 (R étant un terre rare) en les interfaçant avec un matériau ferroélectrique (FE). Les variations de contraintes et de transferts de charges aux interfaces induites par l’application d’un champ électrique permettront de générer la formation et la coexistence de plusieurs phases dont la différence des conductivités ou des capacitances pourra être mise à profit dans des dispositifs neuromorphiques. Pour atteindre cet objectif, nous allons d'abord prédire, à l’aide de calculs ab initio, quels sont les facteurs principaux (choix du matériau ferroélectrique et de la composition chimique de RNiO3 pour moduler la contrainte et le degrés d’oxydation des cations) permettant de synthétiser de nouvelles phases RNiO3-x métastables et présentant des états électroniques et polaires distincts. Nous élaborerons ensuite par ablation laser pulsée (PLD) et à l'aide de processus topotactiques des couches minces de RNiO3-x déposées sur un substrat FE ou recouverte d'une sur-couche FE. Finalement, nous combinerons des techniques de caractérisation avancée (microscopie électronique en transmission et techniques synchrotron) avec les calculs numériques pour mesurer et comprendre les propriétés électroniques et structurales de ces couches fines. En contrôlant la transition ou le ratio entre différentes phases coexistant dans le même échantillon, il sera possible de générer des états intermédiaires multiples, susceptibles d'être utilisés dans des dispositifs memristifs ou memcapacitifs possédant des fonctions neuronales ou synaptiques.