Thèse Cartographies Magnétiques à l'Aide de Capteurs Magnétiques Magnétorésistifs H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Physique en Ile de France Laboratoire de recherche : CEA/SPEC - Service de Physique de l'Etat Condensé Direction de la thèse : Aurélie SOLIGNAC Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-15T23:59:59 Le cadre de ce sujet de thèse est le projet ANR MOOSAIC qui vise à répondre à la problématique de l'évaluation non destructive des propriétés magnétiques locales (DC et AC) des matériaux microstructurés et inhomogènes (exemples : roches paléomagnétiques et des pétales absorbant les radiofréquences (RF)). Il aborde ce problème en développant un scanner 3D, composé de 4 capteurs à magnétorésistance géante (GMR), capable d'effectuer la mesure des champs magnétiques parasites émis par les surfaces des matériaux en mode DC mais aussi AC, de manière rapide, vectorielle et quantitative sur de grandes surfaces (plusieurs mm²) avec une résolution spatiale de dix microns. L'objectif est d'optimiser le setup pour la détermination des propriétés magnétiques en courant continu et alternatif, de concevoir une modélisation de la reconstruction du champ et des propriétés magnétiques de l'échantillon, et de l'appliquer à deux études de cas en géologie et en physique.
Le but de la thèse sera l'optimisation des capteurs GMR et des sondes 3D les contenant qui permettent de réaliser les cartographies magnétiques, en termes de réduction des champs de fuite, de précision du positionnement des capteurs sur la sonde, de stabilité en température et aux perturbations de champ, de mesures AC, de contrôle de la hauteur du scan et de la détermination de la matrice de sensibilité de la sonde 3D. Le dépôt de GMR puis leur fabrication en salle blanche, leur caractérisation et leur optimisation par mesure de magnétométrie, de magnétotransport et de bruit ainsi que le montage des sonde 3D pourront être mis en oeuvre durant la thèse.

Dans de nombreuses applications (acier ferromagnétique, surveillance in situ ou étude de matériaux métalliques ou magnétiques dans la fabrication additive, nanomagnets, particules magnétiques de formes diverses, roches magnétiques, matériaux nanocristallins pour transformateurs, etc.), il est important de pouvoir effectuer une évaluation non destructive des propriétés magnétiques locales (en courant continu et alternatif) des matériaux microstructurés et hétérogènes. Cela peut être réalisé par la mesure des champs magnétiques parasites émis par les surfaces des matériaux, de manière rapide, vectorielle et quantitative sur de grandes surfaces (plusieurs mm²), mais avec une résolution latérale de l'ordre de dix µm, une détectivité pouvant descendre jusqu'à nT/Hz et une plage de linéarité pouvant aller jusqu'à mT. Le but de la thèse sera d'optimiser les capteurs magnétorésistifs, la sonde 3D et le scanner du setup développé au laboratoire et permettant la mesure quantitative et vectorielle des champs de fuite émis par des échantillons variés allant des roches paléomagnétiques à des matériaux absorbants RF.

Le candidat retenu devra être titulaire d'un M2 en physique. Il devra posséder de solides connaissances théoriques et expérimentales en nanomagnétisme et en spintronique ; des compétences telles que la caractérisation du transport magnétique, l'instrumentation, les essais de dispositifs et l'électronique seront particulièrement appréciées.