Postdoc - Modélisation par champ de phase de la transition résistive dans les matériaux de Mott

À l’ère du numérique, la consommation énergétique des appareils microélectroniques représente un défi majeur, avec une part pouvant atteindre 50 % de la consommation mondiale d’électricité d’ici 2030. Cette situation est en grande partie due à une architecture informatique de type Von Neumann qui limite l’efficacité énergétique des systèmes actuels. Face à ce constat, les memristors, des composants électroniques innovants, permettent de créer des réseaux neuronaux matériels inspirés du cerveau, réduisant potentiellement la consommation énergétique des systèmes d’IA d’un facteur 10 000 par rapport aux solutions logicielles classiques. Dans ce contexte, le projet MARMOTTE (Matrices de nano memristors de Mott pour le calcul neuromorphique ultra basse consommation) vise à développer des dispositifs mémoires innovants basés sur les isolants de Mott, une classe de matériaux qui présente une transition résistive unique lorsqu'ils sont soumis à des impulsions électriques. Ce projet se concentre sur la création de réseaux de mémoires de Mott nanométriques avec des énergies de commutation de l'ordre du femtojoule. Cet objectif pourra être atteint grâce à la combinaison des techniques de nanofabrication et nanocaractérisation avancées de l’IEMN, membre du réseau RENATECH, et d'une compréhension approfondie des propriétés électroniques et thermiques des isolants de Mott. Le projet Marmotte, financé par la Région Hauts de France et les fonds FEDER, implique une vingtaine de chercheurs et chercheuses de l’IEMN à Lille / Villeneuve d’Ascq et l’IMN à Nantes et comprend plusieurs recrutements. Le Postdoc DYN porte sur l'étude de la dynamique de la commutation résistive. Sous l'effet d'une impulsion électrique, la résistance commute localement dans le matériau de Mott, en raison d'une transition isolant-métal (IMT). Ce phénomène hors équilibre a été décrit avec succès par un modèle de réseau de résistances à deux états métastables (Stoliar et al. Adv. Mater. 25, 3222, (2013), Diener et al. Phys. Rev. Lett. 121, 016601 (2018)), mais plusieurs questions restent en suspens, notamment la taille minimale d’un domaine métallique et le temps minimal d’excitation électrique induisant la transition. L'objectif du projet postdoctoral est d'étudier le temps caractéristique de l'IMT, en particulier son évolution en fonction de la taille du système, un paramètre clé pour évaluer l'efficacité énergétique des dispositifs à l'échelle nanométrique. Cette question sera abordée à l'aide d'une modélisation par champ de phase qui sera confrontée aux résultats expérimentaux récents obtenus par l'équipe. En fonction du profil du candidat, le post-doctorant pourra participer à des expériences complémentaires de transport à l'échelle nanométrique avec le Nanoprobe, un dispositif avancé composé de 4 microscopes à effet tunnel. Lieu : IEMN, Lille Durée et date de début : 18 mois, démarrage entre le 1er juillet et le 31 décembre 2026