Thèse en cours

Développement de nouveaux matériaux pour le contrôle ferroélectrique du couplage Rashba spin-orbit et de l'interconversion spin-charge

FR  |  
EN

Accès à la thèse

Triangle exclamation pleinLa soutenance a eu lieu en 2024. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Gaétan Verdierre
Direction : Manuel BibesGertjan Koster
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2024
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris Saclay
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Gervasi Herranz
Examinateurs / Examinatrices : Houssny Bouyanfif, Sylvia Matzen, Ulrike Lüders
Rapporteurs / Rapporteuses : Houssny Bouyanfif, Ulrike Lüders

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

Alors que la spintronique classique s'est traditionnellement appuyée sur les métaux ferromagnétiques comme générateurs et détecteurs de spin, les effets de couplage spin-orbite permettent désormais de générer et de détecter efficacement des courants de spin à partir de courants de charge dans des architectures exemptes de matériaux ferromagnétiques. Cependant, les systèmes existants capables d'obtenir cette interconversion spin/charge ne possèdent pas le caractère non volatil des matériaux ferromagnétiques. La non volatilité de l'état ferroïque est une condition nécessaire pour le stockage et le traitement de données. Les recherches présentées dans cette thèse visent à développer des systèmes dans lesquels il sera possible de combiner les avantages du couplage spin-orbite de type Rashba (RSOC) pour une interconversion efficace entre les courants de spin et de charge avec une autre famille de systèmes ferroïques, les ferroélectriques. Le RSOC apparaît dans les systèmes dont la symétrie d'inversion est brisée, et est plus fort en présence d'éléments lourds. Les ferroélectriques rompent intrinsèquement la symétrie d'inversion et pourraient donc abriter du RSOC. En prime, la commutation de la polarisation du ferroélectrique via un champ électrique devrait pouvoir changer le signe du RSOC, et ce faisant la polarité avec laquelle le matériau interconvertirait les courants de spin en courant de charge via l'effet Edelstein. De plus, les ferroélectriques peuvent accumuler (ou réduire) de très grandes densités de porteurs dans les matériaux adjacents et ainsi générer des champs électriques à l'interface qui dépendent de la direction de la polarisation du matériau ferroélectrique. En utilisant cet effet, il est donc possible de créer un RSOC interfacial qui devrait également être commutable par l'action d'un champ électrique, permettant ainsi un contrôle électrique et non volatil de l'interconversion spin/charge. Dans le cadre du travail mené durant cette thèse, nous avons conçu et caractérisé deux types d'hétérostructures de couches minces ferroélectriques dans le but d'observer à terme du RSOC commutable : (i) un matériau monophasé, SrBiO3, dont nous avons prédit qu'il deviendrait ferroélectrique avec un RSOC commutable si il était soumis à une forte contrainte en compression (ii) un système à plusieurs couches combinant un membre de la famille des wurtzites ferroélectriques, le (Al,Sc)N, avec le BiSb, un isolant topologique dont les propriétés d'interconversion spin charge pourraient être modulées à l'aide de la ferroélectricité.