Description

Ce sujet de thèse porte sur l’étude expérimentale des propriétés électroniques, magnétiques et topologiques de l’antimonène, un matériau bidimensionnel d’atomes de Sb présentant un fort couplage spin–orbite. Dans un premier temps, l’accent sera mis sur la détermination de la structure de bandes d’antimonène dopé par des impuretés magnétiques (éléments 3d et 4f), à l’aide de la photoémission résolue en angle (ARPES). Ces mesures, réalisées sur des couches épitaxiées sur Ge(111), permettront de suivre l’évolution des bandes en fonction du dopage, d’identifier d’éventuelles bandes polarisées en spin et de caractériser les effets de renormalisation induits par les impuretés magnétiques.

Dans un second temps, le travail se concentrera sur des hétérostructures dans lesquelles l’antimonène dopé est mis en contact avec un supraconducteur afin d’induire un état supraconducteur par effet de proximité. Ces systèmes seront étudiés par microscopie et spectroscopie tunnel à très basse température (STM/STS), avec pour objectif de sonder localement le gap supraconducteur, d’imager des états de Yu–Shiba–Rusinov associés aux impuretés magnétiques et de rechercher des signatures possibles de superconductivité topologique, par exemple sous la forme d’états localisés aux bords, aux défauts ou le long de chaînes d’atomes magnétiques. L’ensemble du projet s’appuiera sur une analyse fine des données (cartes STM, QPI, ARPES) et sur des collaborations étroites avec des équipes théoriques (DFT et Bogoliubov–de Gennes), dans un environnement expérimental de pointe au LPEM (ESPCI Paris).

Compétences requises

Nous recherchons une doctorante ou un doctorant issu d’une formation de niveau Master 2 (ou équivalent) en physique, avec de solides bases en physique de la matière condensée et en physique quantique. Un intérêt marqué pour les expériences à basse température, les matériaux 2D, la supraconductivité et/ou le magnétisme est indispensable. Une première expérience en techniques sous ultravide (MBE, ARPES, STM/AFM), en cryogénie ou en mesures de transport sera appréciée, mais n’est pas obligatoire. Le/la candidat·e devra être à l’aise avec l’analyse de données expérimentales et la programmation scientifique (par exemple Python, Matlab ou équivalent). Un bon niveau d’anglais écrit et oral est attendu ; la pratique du français constitue un atout supplémentaire. Nous cherchons enfin une personne curieuse, autonome, organisée, et capable de travailler en équipe dans un environnement de recherche international.

Bibliographie

T. Li, X. He, J. Yang, et al. “ Recent Research Progress of Antimony-Based Two-Dimensional Materials for Electronics and Optoelectronics.” Adv. Mater. 37, no. 34 (2025): 37, 2503509. https://doi.org/10.1002/adma.202503509

M. Fortin-Deschênes, O. Waller, T. O. Menteş, A. Locatelli, S. Mukherjee, F. Genuzio, P. L. Levesque, A. Hébert, R. Martel, and O. Moutanabbir
Nano Letters 2017 17 (8), 4970-4975
DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b02111

Mots clés

Antimonène, Dopage magnétique, Supraconductivité, STM/STS, ARPES, MBE