Electronic transport and spin-dependant transport in Fe3O4 and at its interfaces.
Transport électronique et transport dépendant du spin dans Fe3O4 et à ses interfaces.
Résumé
Fe3O4, or magnetite, the oldest known magnetic material, is still the subject of open questions relevant to today's physics. Since the 1990s, the developpement of spin electronics has lead to revisiting this material. It has indeed be predicted to be a half metallic ferromagnet, which associated to its high magnetic order temperature (850~K), could produce large magnetoresistance effects at room temperature. Magnetite also has interesting electric properties, such as a hopping transport mechanism, a high resistivity at low temperature and a metal-insulator transition. We have studied epitaxial thin films of magnetite made by pulsed laser deposition. Their magnetism has unexpected features related to a heterogenous composition or structural defects characteristic of such films (antiphase boundaries). We have then prepared multilayer structures, which show evidence of novel magnetoresistive effects specific to oxides, such as a specular giant magnetoresistance, and a spacerless magnetoresistance mechanism.
La magnétite Fe3O4, bien qu'elle soit le plus ancien matériau magnétique connu, est l'objet de problématiques pertinentes pour la physique d'aujourd'hui. Depuis le milieu des années 1990, ce matériau a été revisité dans le cadre du développement de l'électronique de spin. En effet, les calculs de bandes lui ont prédit un caractère demi-métallique qui, associé à sa haute température d'ordre magnétique (850~K), laisse espérer des effets magnétorésistifs importants à température ambiante. Fe3O4 possède en outre des propriétés électriques originales: mécanisme de transport par saut, forte résistivité à basse température, transition métal-isolant. Nous avons étudié les propriétés de couches minces de Fe3O4 épitaxiées par ablation laser. Leur magnétisme présente des particularités liées à des hétérogénéités de composition ou aux défauts structurels propres à ces couches (parois d'antiphase). Nous avons ensuite réalisé des structures multicouches mettant en évidence pour la première fois des effets magnétorésistifs propres aux oxydes, notamment un effet de magnétorésistance géante spéculaire et un effet de magnétorésistance sans espaceur.
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