L'influence de la relaxation structurale au mouvement du spin d’électrons dans des systèmes ferromagnétiques : expérience et théorie

The influence of lattice relaxation on the electron-spin motion in ferromagnetic films : experiment and theory

• Auteur / Autrice : Ali Hallal
• Direction : Wolfgang Weber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés optiques

Matériaux ferromagnétiques

Électrons -- Polarisation

Aimantation

Réflexion (optique)

Effet tunnel

Spintronique

Résumé

Dans cette thèse j'ai mis en évidence la découverte de l'angle de précession de 1800 des électrons polarises en spin qui sont réfléchies par des films de Fe déposés sur un monocristal d'Ag(OOI), le plus large angle de précession possible dans un électron unique en réflexion. Les deux expériences en fonction de l'épaisseur de Fe et les calculs ab-initio montrent que ce très fort angle de précession dépend avec une extrême sensibilité à l'effet de la relaxation du film Fe pendant la déposition. Des expériences de réflexion des électrons dépendant en spin sur le système MgOlFe(OOI) sont également étudiées. Cette expérience montre que la polarisation de spin des électrons réfléchis est très sensible à des petites épaisseurs de MgO. Nos calculs ab-initio ont montrés que la relaxation en dehors du plan de la surface de Fe dû à la formation des liaisons FeO lors du dépôt de MgO est responsable de ce comportement. Nous avons été motivés par ces résultats pour étudier l'effet de relaxation sur les propriétés de transport de jonctions tunnel magnétiques Fe/MgOlFe. Nos calculs montrent une grande sensibilité de la magnétorésistance à effet tunnel à la relaxation de la surface de Fe.

In this thesis I report the discovery of 1800 electron-spin precession in spin-polarized electron-reflection experiments on Fe films on Ag(OOI), the largest possible precession angle in a single electron reflection. Both experiments as a function of Fe film thickness and ab-initio calculations show that the appearance of this ultimate spin precession depends with utmost sensitivity on the relaxation of the Fe film during growth. A spin dependent electron reflection experiments on MgOlFe(OOI) have also been performed, the experiment shows that the spin polarization direction of the reflected electrons is very sensitive to small coverages of MgO. Our ab-initio calculation showed that the out-of-plane relaxation of the Fe surface due to formation of FeO bonds during the deposition of MgO is responsible for this behaviour. This has motivated us to investigate the effect of lattice relaxation on the transport properties of F e/MgOIF e magnetic tunnel junctions (MTJs). Our ab-initio calculations show a large sensitivity of the tunneling magnetoresistance (TMR) to the relaxation of the Fe surface.