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Catégorie : Actualités générales

Publication dans Nano Letters : Courant de spin pur dans une structure hybride métal-silicium-métal

Des chercheurs de l'IJL viennent de mettre en évidence, en collaboration avec cinq autres laboratoires, l’injection et le transport d’un courant de spin dans une géométrie verticale, sur une distance supérieure à 2 µm dans du Si de type n à température ambiante. Ces travaux font l'objet d'un article paru le 25 novembre 2018 dans la revue Nano Letters.


Comme il est difficile de faire croître un semi-conducteur sur un métal ferromagnétique, le transport par diffusion d’un courant de spin n’a été étudié que dans des dispositifs à géométrie latérale.


Les travaux exposés dans la revue Nano Letters utilisent la technique du collage sous ultravide pour réaliser des structures verticales métal/semi-conducteur/métal à base de CoFeB/MgO/Si/Pt.


Des chercheurs de l’Institut Jean Lamour à Nancy, en collaboration avec des collègues de l’Unité Mixte de Physique CNRS-Thalès de Palaiseau, l’Institut de Physique de Rennes, l’Institut des Semi-conducteurs et l’Institut de Physique de Pékin, le Laboratoire des Solides Irradiés de Palaiseau, viennent de mettre en évidence l’injection et le transport d’un courant de spin dans une géométrie verticale sur une distance supérieure à 2 µm dans du Si de type n à température ambiante.


Dans ces expériences, un courant de spin pur est généré via la résonance ferromagnétique par pompage de spin, puis celui-ci est détecté par une tension mesurable par effet Hall de spin inverse dans la couche supérieure de Pt.


Une étude systématique en faisant varier notamment l’épaisseur des couches de MgO et de Si a permis de révéler l’importance des états électroniques localisés à l’interface MgO/Si pour la génération du courant de spin.


Les effets de proximité mettant en jeu des interactions d’échange indirect entre le métal ferromagnétique et les états localisés à l’interface MgO/Si semblent être un prérequis pour l’établissement d’une population de spin hors équilibre dans le Si sous l’effet du pompage de spin.


Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet ANR ENSEMBLE (Electron spin transport and communication with Nuclear Spin in vErtical Metal-SiGe-metal Bonding sampLEs).


Références :
Evidence of Pure Spin-Current Generated by Spin Pumping in Interface-Localized States in Hybrid Metal–Silicon–Metal Vertical Structures
Carolina Cerqueira, Jian Yin Qin, Huong Dang, Abdelhak Djeffal, Jean-Christophe Le Breton, Michel Hehn, Juan-Carlos Rojas-Sanchez, Xavier Devaux, Stéphane Suire, Sylvie Migot, Philippe Schieffer, Jean-Georges Mussot, Piotr Łaczkowski, Abdelmadjid Anane, Sébastien Petit-Watelot, Mathieu Stoffel, Stéphane Mangin, Zhi Liu∥, Bu Wen Cheng∥, Xiu Feng Han, Henri Jaffrès, Jean-Marie George, Yuan Lu
DOI : 10.1021/acs.nanolett.8b03386
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03386

Contact chercheur :
Yuan LU, chargé de recherche CNRS, Institut Jean Lamour, Nancy, yuan.lu@univ-lorraine.fr


Légende de la figure :

Schéma représentant l’injection d’un courant de spin dans une structure verticale métal/Si /métal par pompage de spin. Un courant de spin pur généré par pompage de spin dans les états électroniques localisés à l’interface MgO/Si est ainsi mis en évidence.