Injection de spins dans les semi-conducteurs

L'injection de courant polarisé en spin dans les semi-conducteurs est un point-clef de la spintronique, discipline qui vise à utiliser le spin de l'électron comme degré de liberté en électronique. Ce travail de thèse étudie l'injection de spins depuis une électrode ferromagnétique à travers une barrière tunnel vers un semi-conducteur en absence de champ magnétique. La polarisation du courant injecté est détectée optiquement, ce qui impose que l'aimantation des électrodes soit perpendiculaire aux plans des électrodes. Ce travail s'articule donc en deux parties. La première section traite de l'élaboration d'hétérostructures oxyde/métal ferromagnétiques pour l'injection de spins dans le GaAs et le Si. Les croissances d'électrodes de MgO/FePt par épitaxie par jets moléculaires sur GaAs et de Al2O3/CoPt par pulvérisation cathodique sur Si sont décrites. L'étude des propriétés structurales et magnétiques et de transport de ces couches a ainsi permis de montrer la possibilité d'obtenir des films minces à aimantation perpendiculaire pour l'injection de spins sur plusieurs matériaux. La deuxième partie se focalise sur le transport polarisé en spin dans le Silicium. L'injection de courant polarisé dans ce matériau en absence de champ magnétique externe est ainsi démontrée pour la première fois par des mesures d'électroluminescence. L'analyse de la lumière émise par un puits quantique de SiGe inséré dans une diode de Silicium montre une polarisation optique de l'ordre de 3% liée à la polarisation en spin du courant injecté.Spin injection into semiconductors is a key point of spintronics, which aims at using spin of electron as a degree of freedom. This work deals with spin injection l'rom a ferromagnetic electrode into semiconductor through a tunnel ballier without applying a magnetic tield. Spin polarization of the current is optically detected, that requires an out-of-plane magnetization of the electrodes. This work is thus structured in two pmts. The tirst section deals withl fabrication of oxide/ferromagnetic metal heterostructures for spin injection into GaAs and Si. Growth of MgO/FePt by molecular beam epitaxy on GaA and of AhOJ/CoPt by sputtering on Si are described. The study of the magnetic, structural and transport properties of such layers prove the possibility , obtaining thin layers for spin injection in different semiconducting materials. The second part of this work focuses on spin polarized transport in Silico Spin injection into this material without applying a external magnetic tilm is thus demonstrated t()r the tirst time thanks to electroluminescence measurements. The analysis of the light emitted by a SiGe quantum weil embedded in a Si diode shows an optical polmization of about 3% which is caused by the spin polarization of the injected current.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Enregistrement par micropointe sur un média à changement de phase (vers les ultra hautes densités de stockage de l'information)

: Comment augmenter de façon significative la densité de stockage de l'information, alors que les technologies classiques approchent de leurs limites technologiques et fondamentales ? Les sondes locales, utilisées dans les microscopes à champ proche, sont de puissants outils pour écrire et lire des bits d'information de tailles nanométriques. Nos travaux portent sur l'étude de deux techniques d'enregistrement par micropointe distinctes, l'une mettant en œuvre des sondes AFM conductrices et l'autre des sondes thermiques, sur des media à changement phase. Le changement de phase (transformation réversible amorphe - cristallin) induit par effet Joule, ou par conduction thermique, s'accompagne de changements de propriétés physiques mis à profit pour la lecture. La voie électrique, basée sur une lecture résistive, est la voie la plus prometteuse, avec l'écriture de bits d'information de diamètre inférieur à 20 nm. Son atout principal est sa très faible consommation énergétique.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Alliage antiferromagnétique MnPt : croissance, propriétés magnétiques et structurales

Molecular-beam epitaxy growth of MnPt/Pt (100) has been studied. The MnPt alloy, chemically-ordered with L10 structure, has beeen elaborated by codeposition and by a multilayer method. The codeposition leads to a twinned structure with in-plane tetragonal axis. The multilayer method gives rise to a favoured out-of-plane orientation of the tetragonal axis. The magnetic structure of each of the two deposited alloys has been characterized. Exchange-coupled Fe/MnPt and FeNi/MnPt bilayers have been elaborated. Due to the competition between intrinsic anisotropies and exchange anisptropy, the angular behaviour of magnetic properties (coercive field and exchange bias) of the ferromagnetic layer shows a complex evolution and an induced anisotropy. A model of total energy has been used to interpret the experimental data. In-field magnetic-force microscopy study of the magnetization shows distinct reversal mechanisms according to the respective orientation of the field and anisotropies. At a low scale, anisotropy competition leads to the appearance of magnetic ripples. The latter have been observed and modelled. The effect of light ion irradiation on the structure has also been investigated.La croissance par épitaxie par jets moléculaires de bicouches MnPt/Pt (100) a été étudiée. L'alliage MnPt, de structure chimiquement ordonnée L10 , a été élaboré par codépôt et par dépôt couche par couche. Le codépôt conduit à une structure bivariée d'axes d'anisotropie dans le plan de la couche. Le dépôt couche par couche conduit à une orientation préférentielle de l'axe d'anisotropie perpendiculaire à la couche. La structure magnétique de ces deux types de dépôts a été caractérisée. Des bicouches couplées Fe/MnPt et FeNi/MnPt ont été élaborées. En raison de la compétition entre anisotropies et du couplage d'échange, le comportement angulaire des propriétés magnétiques de la couche ferromagnétique (champs coercitif et d'échange) montre une évolution complexe et une anisotropie induite. Un modèle d'énergie totale a été utilisé pour interpréter ces données expérimentales. Les mécanismes de renversement de l'aimantation ont été mis en évidence par microscopie à force magnétique sous champ. À petite échelle, la compétition entre anisotropie conduit à l'apparition d'ondulations de l'aimantation. Ces dernières ont été observées et interprétées à l'aide d'un modèle. L'effet d'une irradiation par ions légers sur la structure a également été étudié.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Interactions entre parois magnétiques et défauts structuraux, et mise en ordre chimique par irradiation, observées dans des couches minces d'alliages FePt(Pd)

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Jonctions tunnel à aimantation perpendiculaire (croissance, caractérisations structurales ; phénomènes de couplage, magnétotransport ; extension aux hétérostructures pour l'injection de spins dans les semiconducteurs III-V)

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ILC Reference Design Report Volume 1 - Executive Summary

The International Linear Collider (ILC) is a 200-500 GeV center-of-mass high-luminosity linear electron-positron collider, based on 1.3 GHz superconducting radio-frequency (SCRF) accelerating cavities. The ILC has a total footprint of about 31 km and is designed for a peak luminosity of 2x10^34 cm^-2s^-1. This report is the Executive Summary (Volume I) of the four volume Reference Design Report. It gives an overview of the physics at the ILC, the accelerator design and value estimate, the detector concepts, and the next steps towards project realization.The International Linear Collider (ILC) is a 200-500 GeV center-of-mass high-luminosity linear electron-positron collider, based on 1.3 GHz superconducting radio-frequency (SCRF) accelerating cavities. The ILC has a total footprint of about 31 km and is designed for a peak luminosity of 2x10^34 cm^-2s^-1. This report is the Executive Summary (Volume I) of the four volume Reference Design Report. It gives an overview of the physics at the ILC, the accelerator design and value estimate, the detector concepts, and the next steps towards project realization

ILC Reference Design Report Volume 4 - Detectors

This report, Volume IV of the International Linear Collider Reference Design Report, describes the detectors which will record and measure the charged and neutral particles produced in the ILC's high energy e+e- collisions. The physics of the ILC, and the environment of the machine-detector interface, pose new challenges for detector design. Several conceptual designs for the detector promise the needed performance, and ongoing detector R&D is addressing the outstanding technological issues. Two such detectors, operating in push-pull mode, perfectly instrument the ILC interaction region, and access the full potential of ILC physics.This report, Volume IV of the International Linear Collider Reference Design Report, describes the detectors which will record and measure the charged and neutral particles produced in the ILC's high energy e+e- collisions. The physics of the ILC, and the environment of the machine-detector interface, pose new challenges for detector design. Several conceptual designs for the detector promise the needed performance, and ongoing detector R&D is addressing the outstanding technological issues. Two such detectors, operating in push-pull mode, perfectly instrument the ILC interaction region, and access the full potential of ILC physics