Couches nanométriques : formation, interfaces, défauts – Memristors Ferroiques

Equipe

• Membres permanents : Nathalie Jedrecy
• Collaborateurs : David Hrabovsky, Erwan Dandeu

Memristors Ferroiques: 

La différence ultime entre le cerveau et un ordinateur est sa capacité à apprendre et à évoluer, autrement dit sa plasticité, à mesure qu’il reçoit et enregistre des informations. La transmission des signaux entre neurones se fait via les synapses, dont la conductance est justement modulable. L’analogue électrique d’une synapse est le composant « mem », par exemple le « memristor » basé sur une résistance variable avec la tension auquel il est soumis. Nous nous intéressons à de tels composants, ou à des composants susceptibles d’adopter de multiples états de résistance, basés sur des jonctions entre matériaux oxydes dont l’épaisseur est de l’ordre du nanomètre.

En particulier, les jonctions dites multiferroiques, combinant matériaux magnétiques et ferroélectriques, permettent d’envisager un contrôle des états de résistance sur la base de faibles tensions, ce qui laisse augurer d’avancées majeures dans les technologies de traitement et de stockage de l’information.

Légende: (a) Neurones et connections synaptiques (tiré de S. Jiang et al, Materials Today Nano 8, 2019, 100059). (b) Un exemple d’élément memristor. (c) Les deux états de résistance obtenus sur la base de jonctions Au/BaTiO₃/(La,Sr)MnO_3.

Les memristors offrent des perspectives révolutionnaires pour le stockage et le traitement de l’information avec une très faible consommation d’énergie. Ils permettent d’envisager une électronique neuromorphique, combinant mémoire non volatile, faible consommation électrique et capacité d’apprentissage in situ.  L’utilisation de ces memristors en réseau permettrait une réduction drastique de la consommation d’énergie de l’intelligence artificielle (IA).

Collaborations

• CEA, Saclay
• CIMAP, Caen
• MPI, Halle (Allemagne)

Publications récentes

• N. Jedrecy, T. Aghavnian, J.-B. Moussy, H. Magnan, D. Stanescu, X. Portier, M.-A. Arrio, C. Mocuta, A. Vlad, R. Belkhou, P. Ohresser, and A. Barbier. Cross-Correlation between Strain, Ferroelectricity, and Ferromagnetism in Epitaxial Multiferroic CoFe 2 O 4 /BaTiO 3 Heterostructures. ACS Applied Materials & Interfaces, Washington, D.C. : American Chemical Society, 2018, 10 (33), pp.28003 – 28014. ⟨10.1021/acsami.8b09499⟩. ⟨hal-01872816⟩
• P.-L. Nguyen, B. Sarpi, F. Petronio, C. Mocuta, P. Ohresser, D. Stanescu, J.-B. Moussy, A. Vlad, A. Resta, E. Otero, R. Belkhou, J. Leroy, N. Jedrecy, H. Magnan, and A. Barbier,Phuong-Linh Nguyen, Brice Sarpi, Federico Petronio, Cristian Mocuta, Philippe Ohresser, et al.. Mn 0.7 Fe 2.3 O 4 Nanoplatelets Embedded in BaTiO₃ Perovskite Thin Films for Multifunctional Composite Barriers. ACS Applied Nano Materials, American Chemical Society, 2019, 3, pp.327-341. ⟨10.1021/acsanm.9b01970⟩. ⟨cea-02403670⟩
• N. Jedrecy, V. Jagtap, C. Hebert, D. Hrabovsky, L. Becerra, A. Barbier, X. Portier, Resistive Switching and Redox Process at the BaTiO₃/(La,Sr)MnO₃ Multiferroic-Type Interface, Advanced Electronic Materials ‏ 7(2021) 2000723. https://doi-org.inp.bib.cnrs.fr/10.1002/aelm.202000723