Les mémoires ferroélectriques à accès aléatoire (FeRAM en anglais) à base d'oxyde d’hafnium et de zirconium (HZO) sont intrinsèquement ultra-faibles en consommation grâce au mécanisme de changement de tension, au potentiel de mise à l'échelle du HZO en dessous de 10 nm et à la compatibilité CMOS complète. De plus, elles présentent une faible latence nécessaire à une grande variété d'applications de logique et de mémoire. La compréhension des mécanismes sous-jacents et de la cinétique du ‘switching’ des domaines ferroélectriques est essentielle pour une conception intelligente des FeRAMs avec des performances optimales.

Cette thèse porte sur la caractérisation complète des domaines ferroélectriques (FE) dans des films HZO ultra-minces. L'étudiant utilisera plusieurs techniques d'imagerie de surface (microscopie à force piézoélectrique, PFM, microscopie électronique à basse énergie, LEEM, et microscopie électronique à photoémission de rayons X, PEEM) combinées à des méthodes avancées de caractérisation operando (détection résolue dans le temps couplée au rayonnement synchrotron). Ce projet marquera une avancée importante dans la recherche fondamentale des mécanismes de basculement de polarisation des couches FE ultra-minces à base d'hafnium, en élucidant les effets spécifiques de l'interface électrode métallique/couche FE dans le comportement électrostatique des condensateurs étudiés. Il permettra à terme une avancée significative dans le développement industriel des mémoires émergentes ferroélectriques, essentielles pour les applications d'intelligence artificielle (IA) à grande échelle.