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Une conversion spin-charge optimale !


​Des chercheurs de l'Irig sont parvenus à optimiser la conversion spin-charge dans un empilement comprenant une couche ferromagnétique en titanate de strontium. Cet effet produit dans un gaz bidimensionnel d'électrons, six fois plus important que l'état de l'art, pourrait s'appliquer à la lecture d'informations basée sur le spin dans de nouvelles conceptions de mémoires et de transistors.
Publié le 6 février 2020

Des électrons qui traversent une couche ferromagnétique voient leur spin s'aligner sur la direction de l'aimantation de cette couche : ils sont « polarisés » en spin. Si ces électrons sont ensuite injectés dans un matériau non ferromagnétique, il apparaît un courant de charge dans une direction particulière de l'espace. Ce phénomène appelé conversion spin-charge est essentiel pour développer de nouvelles architectures utilisant des mémoires magnétiques, plus sobres en énergie que la micro-électronique classique.

Les chercheurs de l'Irig sont parvenus à optimiser la conversion spin-charge dans un empilement multicouches SrTiO3 (STO) – aluminium – alliage fer-nickel (Ni-Fe). NiFe est ici le matériau ferromagnétique produisant les spins polarisés et STO est un oxyde peu conducteur. Dans une fine couche d'aluminium à l'interface entre ces couches et au contact de STO, il apparaît une accumulation d'électrons très mobiles appelé « gaz bidimensionnel d'électrons » dans lequel a lieu la conversion spin-charge.

Diverses techniques d'imagerie et de spectroscopie de microscopie électronique à transmission ont permis de mesurer à l'échelle atomique la réduction chimique de STO à l'interface avec l'aluminium et d'expliquer la création du gaz bidimensionnel d'électrons.

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