Magnetic nanomembranes for polarimetry of spin electronic

Les effets de filtre à spin sont étudiés depuis plusieurs années dans le groupe EPS du LPMC par des expériences de transmission d'électrons libres polarisés en spin dans les couches minces magnétiques. Cet effet a pour origine la dépendance en spin des mécanismes de transport dans les couches ultra-minces de métaux ferromagnétiques : lors de la traversée d'une couche mince de métal ferromagnétique, les électrons de spin majoritaire sont mieux transmis que les électrons de spin minoritaire. Récemment, un effet remarquable de transport dépendant du spin a été mis en évidence dans des jonctions métal ferromagnétique/semi-conducteur (thèse de Nicolas Rougemaille). Une diode Schottky constituée d'une couche ferromagnétique mince déposée sur un substrat semi-conducteur, par exemple du GaAs, présente une forte amplification du courant collecteur quand elle est soumise à un courant d'électrons incident d'énergie proche du keV. Cette amplification est due à l'excitation d'électrons secondaires lors des collisions des électrons incidents avec la " mer " de Fermi. Lorsque les électrons incidents sont polarisés, l'amplification du courant collecteur s'accompagne d'une très forte augmentation de sa dépendance en spin suivant que la polarisation du faisceau incident est parallèle ou antiparallèle à l'aimantation de la couche ferromagnétique. Cette découverte va certainement contribuer au développement d'une nouvelle génération de détecteurs de spin. Ce dispositif présenterait de nombreux avantages par rapport au polarimètre de spin conventionnel (détecteur de Mott) : le montage expérimental est techniquement beaucoup plus simple et compact, les conditions de fonctionnement sont beaucoup moins exigeantes (basse tension.)...

Le développement de ce nouveau type de détecteur est l'un des deux volets du projet commun au LPMC et au LPMS. En effet, la configuration qui semble optimum pour la réalisation d'un filtre à spin performant est celle d'une membrane magnétique déposée sur une grille semi-conductrice. La réalisation de telles structures nécessite d'avoir recours à plusieurs étapes technologiques pour graver le substrat semi-conducteur sans altérer les couches minces métalliques. A cette fin, nous avons commencé, en automne 2003, une collaboration avec Institute of Electrical Engeneering (IEE) de l'Académie des Sciences (l'équivalent du CNRS) de Bratislava, en Slovaquie. Une équipe de ce laboratoire, dirigée par M. Tibor Lalinsky, est spécialisée dans la fabrication de microstructures (taille minimale de l'ordre de 0.1 mm) dans les semi-conducteurs, notamment GaAs.

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