Offre de thèse
ISITE - Contrôle électrique de la polarisation circulaire dans un laser de spin à cavité biréfringent et verticale émettant par la surface
Date limite de candidature
31-05-2026
Date de début de contrat
01-10-2026
Directeur de thèse
LU Yuan
Encadrement
This PhD program with co-supervised with Nils Gerhardt (Paderborn University, Germany, e-mail: nils.gerhardt@uni-paderborn.de), who is expert of spin laser dynamics characterization. The candidate will spend two years in IJL for sample growth and fabrication and one year within Prof. Gerhardt's group, focusing on advanced spin-laser characterizations.
Type de contrat
école doctorale
équipe
DEPARTEMENT 1 - P2M : 104 - Nanomatériauxcontexte
Spin vertical cavity surface emitting lasers (spin-VCSELs) reveal unprecedented advantages of spintronics for applications beyond magnetoresistance and have the potential to form a new generation of optical communication systems [1,2]. 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 [3]. However, the control of the circular polarization by modulating electrically the spin-injection direction remains still a challenging issue.spécialité
Physiquelaboratoire
IJL - INSTITUT JEAN LAMOURMots 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 verticale émettant par la surface à spin (spin-VCSELs) révèlent des avantages sans précédent de la spintronique pour des applications allant au-delà de la magnétorésistance et présentent le potentiel de constituer une nouvelle génération de systèmes de communication optique. Jusqu'à présent, la polarisation circulaire est contrôlée en commutant l'aimantation grâce à un champ magnétique externe. Pour les applications futures, il est essentiel de se passer de tout champ magnétique externe. Une solution possible consiste à commuter électriquement l'aimantation via l'effet de couple spin–orbite (SOT). Cependant, le contrôle de la polarisation circulaire par modulation électrique de la direction d'injection de spin reste encore un défi majeur. L'objectif de cette thèse de doctorat est d'étudier le contrôle électrique de l'injection de spin dans un spin-VCSEL 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 cavity surface emitting lasers (spin-VCSELs) 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. The goal of this PhD thesis is to study the electrical control of spin injection in a spin-VCSEL 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 dumagnétisme. La créativité, la rigueur et le goût pour le travail en équipe sont des qualités qui seront grandement appréciées. Debonnes 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 alsorequired.
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] I. Žutić, G. Xu, M. Lindemann, P. E. Faria Junior, J. Lee, V. Labinac, K. Stojšić, G. M. Sipahi, M. R. Hofmann, N. C. Gerhardt, “Spin-lasers: spintronics beyond magnetoresistance”, Solid State Communications 316–317, 113949 (2020).
[3] 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. Žutić & Y. Lu, “Controlling the helicity of light by electrical magnetization switching”, Nature 627, 783-788 (2024).