Thèse Simulations par Dynamique Moléculaire de l'Influence des Structures Topologiques Ferroélectriques sur la Conductivité Thermique H/F - 37

Établissement : Université de Tours
École doctorale : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU
Laboratoire de recherche : Groupe de recherche en Matériaux, Microélectronique, Acoustique et Nanotechnologies
Direction de la thèse : Guillaume NATAF ORCID 0000000192154717
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-25T23:59:59

Dans le cadre de cette thèse, vous utiliserez des simulations de dynamique moléculaire afin d'étudier plusieurs paramètres susceptibles d'influencer la conductivité thermique des matériaux ferroélectriques, en commençant par les pérovskites telles que BaTiO. Vous étudierez l'influence du nombre de parois de domaines, de leur orientation par rapport au flux de chaleur, de la température et de la géométrie du système (matériau massif, couche mince, membrane autoportante, super-réseau). Ce sujet fait suite à un stage concluant au cours duquel des calculs préliminaires ont été effectués.

Since the early days of computing, hardware has evolved from mechanical to digital systems, where logic operations are performed by controlling electrons in semiconductors. However, the development of semiconductor-based chips is encountering important bottlenecks. To be disruptive, future progress is expected to be driven by different information carriers or different computing paradigms. For these alternatives, oxides, and in particular ferroelectrics, already show great promise and are the ideal solid-state materials for a new type of computing based on thermal currents rather than electric currents [1].

Ferroelectric materials spontaneously exhibit regions of uniform electric polarization, called domains. They are separated by topological defects known as domain walls [2]. The number of domains and their orientations can be controlled by applying an electric field (Fig. 1). Experimentally, it has been shown that domain walls can be used to tune the thermal conductivity in solid-state materials [3]. In general, the atomic structure of interfaces, and its related interfacial thermal resistance, controls the thermal conductivity in nanomaterials [4] and is sometimes inducing emerging exotic properties, such as thermal rectification or ballistic heat transport [5].