Contrôle électrique de la polarisation circulaire dans un laser à cavité externe verticale à spin et émission par la surface

Offre de thèse

Date limite de candidature

12-05-2025

Date de début de contrat

01-10-2025

Directeur de thèse

LU Yuan

Encadrement

Nils Gerhardt (Ruhr University Bochum, Germany, email: nils.gerhardt@rub.de) Specialist of spin laser dynamics characterization. He will co-supervise the PhD research work and characterize spin-VECSEL in RUB.

Type de contrat

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Candidater à cette offre

école doctorale

C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE

équipe

DEPARTEMENT 1 - P2M : 104 - Nanomatériaux

contexte

Spin vertical external cavity surface emitting lasers (spin-VECSELs) reveal unprecedented advantages of spintronics for applications beyond magnetoresistance and have the potential to form a new generation of optical communication systems. Till now, the circular polarization is controlled by switching the magnetization thanks to an external magnetic field. For future applications, it is essential to get rid of any external magnetic field. A possible solution could be to switch electrically the magnetization via the spin-orbit torque (SOT) effect. However, the control of the circular polarization by modulating electrically the spin-injection direction remains still a challenging issue.

spécialité

Physique

laboratoire

IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR

Mots clés

laser à spin, polarisation circulaire, laser à émission par surface à cavité externe verticale, spin-optoélectronique

Détail de l'offre

Les lasers à cavité externe verticale à spin (spin-VECSELs) révèlent des avantages sans précédent de la spintronique pour des applications au-delà de la magnétorésistance et ont le potentiel de constituer une nouvelle génération de systèmes de communication optique. Jusqu'à présent, la polarisation circulaire est contrôlée en inversant la magnétisation avec un champ magnétique externe. Pour les applications futures, il est essentiel de se débarrasser de tout champ magnétique externe. Une solution possible pourrait être de commuter électriquement la magnétisation via l'effet de couple spin-orbite (SOT). Cependant, le contrôle de la polarisation circulaire en modulant électriquement la direction de l'injection de spin reste un défi. L'objectif de cette thèse de doctorat est d'étudier le contrôle électrique de l'injection de spin dans un spin-VECSEL en utilisant de nouveaux types d'injecteurs de spin présentant des effets SOT.

Keywords

spin laser, circular polarization, vertical external cavity surface emitting laser, spin-optoelectronics

Subject details

Spin vertical external cavity surface emitting lasers (spin-VECSELs) reveal unprecedented advantages of spintronics for applications beyond magnetoresistance and have the potential to form a new generation of optical communication systems. Till now, the circular polarization is controlled by switching the magnetization with an external magnetic field. For future applications, it is essential to get rid of any external magnetic field. A possible solution could be to switch electrically the magnetization via the spin-orbit torque (SOT) effect. However, the control of the circular polarization by modulating electrically the spin-injection direction remains still a challenging issue. The goal of this PhD thesis is to study the electrical control of spin injection in a spin-VECSEL by using new types of spin-injectors exhibiting SOT effects.

Profil du candidat

Le candidat doit avoir une bonne connaissance de la physique de la matière condensée, en particulier des semi-conducteurs et du magnétisme. La créativité, la rigueur et le goût pour le travail en équipe sont des qualités qui seront grandement appréciées. De bonnes compétences en communication (en français et en anglais) sont également requises.
Documents à fournir:
1. Un CV à jour,
2. Les bulletins de notes de M1 et M2 ou de 4A et 5A pour les ingénieurs,
3. Une lettre de candidature de l'étudiant expliquant sa motivation pour le sujet (nécessité d'avoir un engagement signé)
4. Lettres de recommandation (facultatif)

Candidate profile

The candidate should have a good knowledge in condensed matter physics particularly in semiconductor and magnetism. Creativity, rigor, and taste for teamwork are qualities that will be highly appreciated. Good communication skills (French and English) are also required.
Documents required:
1. An up-to-date CV,
2. The academic transcripts for M1 and M2 or for the 4th and 5th years for engineering students,
3. A cover letter from the student explaining their motivation for the subject (requirement for a signed commitment),
4. Letters of recommendation (optional).

Référence biblio

[1] M. Lindemann, G. Xu, T. Pusch, R. Michalzik, M. R. Hofmann, I. Žutić & N. C. Gerhardt, 'Ultrafast spin-lasers', Nature 568, 212-215 (2019).
[2] P. A. Dainone, N. F. Prestes, P. Renucci, A. Bouché, M. Morassi, X. Devaux, M. Lindemann, J.-M. George, H. Jaffrès, A. Lemaitre, B. Xu, M. Stoffel, T. Chen, L. Lombez, D. Lagarde, G. Cong, T. Ma, P. Pigeat, M. Vergnat, H. Rinnert, X. Marie, X. Han, S. Mangin, J.-C. Rojas-Sanchez, J.-P. Wang, M. C. Beard, N. C. Gerhardt, I. Žuti&#263; & Y. Lu, “Controlling the helicity of light by electrical magnetization switching”, Nature 627, 783-788 (2024).